WO2019145645A1 - Echangeur thermique, notamment pour la régulation thermique de batteries, et procédé de fabrication correspondant - Google Patents

Echangeur thermique, notamment pour la régulation thermique de batteries, et procédé de fabrication correspondant Download PDF

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WO2019145645A1
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WO
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heat exchanger
collector
tubes
tube
manifolds
Prior art date
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PCT/FR2019/050160
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Inventor
Jean Damien MULLER
Bruno Payen
Jérémy MONCHATRE
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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    • F28F2275/146—Fastening; Joining by using form fitting connection, e.g. with tongue and groove with bayonet connections

Definitions

  • Heat exchanger in particular for thermal regulation of batteries, and corresponding manufacturing method
  • the field of the invention is that of heat exchangers, in particular for motor vehicles.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of thermal control devices for batteries of motor vehicles with electric and / or hybrid motorization.
  • the electrical energy of electrically and / or hybrid powered vehicles is provided by one or more batteries.
  • the battery is generally formed of a plurality of electric energy storage cells arranged in a protective housing to form a so-called battery pack.
  • a problem is that during operation, the battery is heated and may be damaged.
  • the battery life can decrease sharply.
  • the thermal regulation of the battery is, therefore, an important point.
  • Such exchangers conventionally comprise a bundle of tubes interconnecting at least two collector boxes in which are connected, in a fixed and sealed manner, corresponding ends of the tubes.
  • a heat transfer fluid namely a refrigerant in the case of a direct cooling or a cooling fluid in the case of indirect cooling, can then circulate in the heat exchanger, more precisely through the manifolds and the tubes. which are in contact with the different electric cells, so as to regulate their temperature by thermal conduction.
  • each of the manifolds in which the tubes of the bundle open out comprises a header plate having openings for passage of the tubes.
  • collector plate is capped by a lid or “fluid box” so that the collector and the fluid box define a common volume into which the corresponding ends of the tubes open, and by which are if necessary the inlet and the outlet of the coolant.
  • the lid is, for example, provided with connections to intake and fluid collection lines.
  • Its interior volume can furthermore be subdivided into a plurality of distinct subvolumes allowing to gather together certain groups of tubes of the bundle so as to define a predetermined fluid circulation configuration in the heat exchanger, with several back and forth fluid coolant in the bundle of tubes.
  • brazed assembly where all the elements of the exchanger (if these elements are metal) is passed through a brazing furnace allowing a metal of contribution to achieve both the joining of the various elements (collectors, covers, tube bundle, etc.) and their sealing.
  • brazing of the elements of the exchanger tends to degrade the mechanical strength of the tubes, their resistance to pressure and their resistance to internal and external corrosion.
  • the heat transfer between the batteries and the cooler is not homogeneous, so that the heat exchanger does not ensure optimum regulation of the temperature of the batteries. .
  • An alternative for assembling the fluid box on the manifold plate, or manifold, is to crimp the latter onto a peripheral flange of the fluid box, or lid.
  • the various elements (collectors, covers and tubes) of the heat exchanger are secured together mechanically and in a sealed manner by the interposition of seals sealing between each cover and the ends of the tubes, and between each collector and the cover corresponding, before crimping the lid on the corresponding collector.
  • the respect of crimping dimensions conditions the compression ratio of the seal, and thus the final seal of the assembly.
  • a compression ratio of the seal can typically vary from one room to another between 30 and 60%.
  • the length of the collector boxes obtained by the aforementioned assembly methods is limited and can not exceed lm50 conventionally.
  • Heat exchangers of the prior art do not offer, moreover, a great flexibility of use, in that their structure does not allow their adaptation to many architectures of the engine and the vehicle.
  • the object of the invention is in particular to overcome the disadvantages mentioned above.
  • the invention proposes for this purpose a collecting box of a coolant for a heat exchanger comprising at least one heat transfer fluid circulation tube, said manifold comprising a receiving wall said at least one tube having at least one opening for passing one of the ends of said at least one tube.
  • said manifold is a one-piece plastic part, and the inner peripheral surface of said at least one opening of said at least one tube comprises / is packed or surrounded or covered with an overmolded seal and intended to come into contact with the outer surface of said at least one tube.
  • the invention thus provides a manifold for a heat exchanger which is made of a single component, for example injected plastic (of the type PA66GF30, for example).
  • said seal is an elastically deformable material, preferably an EPDM or EPR elastomer.
  • said seal is overmoulded.
  • said seal is an insert and compressible, in particular an O-ring, the seal between the manifold and the tubes are provided by compression of the seal between these two components .
  • the seal is compressed between the inner wall of a tube through hole and the outer wall of a tube.
  • the seal has a nipple disposed in the passage opening of the tubes.
  • the teat has on its outer surface a peripheral lip for retaining the seal on the manifold.
  • the manifold comprises at its ends first female type connection means and second male type connection means respectively.
  • said first female-type coupling means comprise an attached or overmolded O-ring seal intended to be housed in a cylindrical groove of the second male-type connection means of another manifold .
  • said receiving wall carries, around said at least one passage opening of one of the ends of said at least one tube, means for fixing a retaining pin of said at least one tube. on said manifold intended to cooperate with notches provided on the outer surface of said tube, close to said end.
  • the inner chamber of said manifold box has, at said at least one passage opening of one of the ends of said at least one tube, tongues for retaining said at least one tube on said collecting box intended to cooperate with grooves formed on the outer surface of said tube, close to said end.
  • the manifold further comprises a retaining plate secured to the outer wall of said box. collector, said retaining plate having at least one neck of passage of a tube disposed facing said at least one opening, the outer surface of said collar being intended to be punched locally so as to form on the inner surface of said collar at least a holding deformation of said tube on said manifold.
  • the manifold further comprises a retaining piece secured to the outer wall of said manifold, said retaining piece having at least one through hole of a tube disposed opposite said at least one an opening, said passage hole having on its inner surface at least one flexible pin retaining said tube on said manifold.
  • the invention also relates to a heat exchanger comprising a bundle of circulating heat transfer fluid tubes joined at each of their respective ends by a manifold.
  • each of the two manifolds is obtained by joining together several collecting elements by bayonet-type coupling means carried by the collecting elements at their respective ends, each of the collecting elements comprising at least one opening. passing one of the ends of at least one of said tubes.
  • the invention thus provides a heat exchanger whose collectors are obtained from collector elements assembled in a bayonet row.
  • tubular collector elements are coaxially connected end to end, by cooperation of an end region of a first collector element with an end region of a second collector element
  • the bayonet connection has the function of axially biasing towards one another the collector elements to ensure sealing and ensure any risk of accidental disassembly of the collector elements.
  • This particular type of connection allows quick and easy assembly and disassembly of the collector elements, using only a small mounting effort.
  • the heat exchanger of the invention can be adapted each time to the architecture of the engine and / or the vehicle for which it is intended.
  • the collector elements can be secured to each other end to end or through an intermediate element, such as a plug or an extension having at both ends bayonet type coupling means.
  • the bayonet-type coupling means carried by each collecting element comprise a first nozzle, or coupling means, of the female type and a second nozzle, or coupling means, of the male type located at the ports. respective ends of said collector member.
  • Each of the manifolds of the heat exchanger consists of an assembly of several collector elements each having at one end first female type connection means and at the other end of the second male type connection means.
  • the unused connection means can be closed by a closure plug.
  • the male type coupling means comprise one or more pins or locking studs projecting radially at a first end of the collecting element.
  • the female type coupling means comprise one or more slots.
  • the lugs each cooperate with a slot and abut the bottom of these slots.
  • said first female-type nozzle of at least one collecting element comprises an O-ring seal or overmolded seal intended to be housed in a cylindrical groove of the second male-type nozzle of a other adjacent collector element.
  • the inner chamber of said manifold box has, at said at least one passage opening of one of the ends of said at least one tube, tongues for retaining said at least one tube on said collecting box intended to cooperate with grooves formed on the outer surface of said tube, close to said end.
  • the collector elements of said manifolds are made of plastic.
  • the collector elements are made in a single component, for example injected plastic (of the PA66GF30 type, for example).
  • Such a heat exchanger can thus be manufactured in a particularly simple manner and at a lower cost.
  • the plastic material makes it easy to produce complex shapes, thus facilitating the attachment of the heat exchanger to a battery box and the easy connection of the heat exchanger collector boxes to the loop.
  • cooling and fixing unlike brazed heat exchangers that require the addition of metal tubing and mounting brackets on manifolds made of extruded aluminum, stamped or rolled).
  • a first of said manifolds comprises at least one plug disposed between two adjacent collector elements so as to prevent the circulation of fluid between said two adjacent collector elements, the second of said manifolds comprising at least one extender fluidly connecting two adjacent tubular elements, said at least one extension being disposed facing said at least one plug and being of identical length to the latter.
  • the collector elements of each of said collector boxes are assembled end to end.
  • the heat exchanger comprises an inlet connector and a heat transfer fluid outlet connector disposed at the two ends of the same manifold or at one end of each of the manifolds.
  • the peripheral surface of said at least one opening for passage of said at least one tube of a collecting element is covered with an overmolded seal and intended to come into contact with the outer surface. said at least one tube.
  • said seal is an elastically deformable material, preferably an EPDM or EPR elastomer.
  • said seal is an insert and compressible, in particular an O-ring, the seal between the manifold and the tubes are provided by compression of the seal between these two components .
  • the seal is compressed between the inner wall of a tube through hole and the outer wall of a tube.
  • the seal has a nipple disposed in the passage opening of the tubes.
  • the teat has on its outer surface a peripheral lip for retaining the seal on the manifold.
  • said molded seal is an elastically deformable material, preferably an EPDM or EPR elastomer.
  • the collecting elements constituting a collecting box may be of identical or different lengths.
  • the collecting elements constituting a collecting box comprise the same number of tube openings or a different number.
  • the collector elements constituting a collecting box comprise openings for the passage of tubes of distinct or identical sections.
  • the same collector element can include passage openings for tubes of distinct or identical sections.
  • the collecting elements constituting a collecting box may be of identical or different diameters.
  • the invention is particularly applicable to heat exchangers used to thermally regulate the battery or batteries of a motor vehicle with electric drive and / or hybrid.
  • It can also be used as a radiator in an air conditioning system of a vehicle.
  • the invention also relates to a method of assembling a heat exchanger for a motor vehicle comprising the following operations:
  • said at least one tube is simultaneously secured to the first and second header of said heat exchanger.
  • the method of manufacturing such a heat exchanger therefore does not require, for the assembly of the elements between them, brazing, that is to say material supply, since the assembly is mechanical.
  • This method also has the advantage of not requiring an expensive and complex heating installation in a neutral and confined atmosphere.
  • the invention also relates to a battery pack comprising at least one heat exchanger as described above.
  • FIG. 1 is a top view of a heat exchanger according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a view from above of a heat exchanger according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of an example of a collector element intended to be implemented in a heat exchanger according to the invention
  • FIG. 4 is a perspective view of a connector intended to be implemented in a heat exchanger according to the invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a closure plug intended to be implemented in a heat exchanger according to the invention.
  • FIG. 6 is a detailed view of one of the ends of a collector element intended to be implemented in a heat exchanger according to the invention, FIGS. 7A and 7B being detailed views of the other end. the collector element;
  • - Figure 8 is a detail view showing the assembly of two collector elements implemented in a heat exchanger according to the invention by bayonet type means;
  • FIG. 9 shows a particular solution for retaining the tubes on the collecting elements of the manifolds of a heat exchanger according to the invention.
  • FIGS. 10 to 14 illustrate various heat transfer fluid circulating circuits within heat exchangers according to the invention.
  • FIG. 15 illustrates the structure of a heat exchanger according to a particular embodiment
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a header box according to a particular embodiment of the invention.
  • FIG. 17 is a detailed view of a passage slot of a tube of the manifold of FIG. 16;
  • FIG. 18 illustrates the mounting of a retaining pin of a tube around the slot of Figure 17;
  • FIG. 19 is a schematic sectional view illustrating the mounting of a tube collector box according to the invention by means of a retaining pin
  • FIG. 20 is a diagrammatic sectional view illustrating a third mounting solution of a tube on a collecting box according to the invention.
  • FIGS. 21a and 21b are schematic views, in section, illustrating a fourth mounting solution of a tube collector box according to the invention. Detailed description of the invention
  • Figure 1 is a top view of a heat exchanger according to a first embodiment of the invention.
  • Such a heat exchanger is intended to equip a hybrid or electric motor vehicle, in particular for cooling one or more batteries, each constituted by a plurality of electric energy storage cells, forming a source of energy for training of the motor vehicle.
  • the heat exchanger is positioned directly in contact with the battery or batteries at the bottom of a protective housing and traversed by a coolant, or indirectly in contact with the battery or batteries in the case of a heat exchanger placed at the outside of the battery protection box.
  • the heat exchanger 1 comprises a first collection box IA and a second collection box IB, each collection box IA, IB defining at least one internal chamber intended to collect and distribute a heat transfer fluid, such as brine.
  • the manifolds IA and IB are obtained by connecting a plurality of collector elements 11 (in this case two for each of the manifolds, in this example) by means of coupling type bayonet.
  • the collector elements 11 can be connected end to end. It is possible to insert a plug or an extension between two collectors of the same collector box.
  • the heat exchanger 1 further comprises a bundle of rectilinear tubes or conduits 13 of the same length, extending perpendicularly to the longitudinal axis of the manifolds IA and IB, intended for the circulation of the coolant.
  • tubes 13 are, for example, multi-channel tubes.
  • the tubes 13 here have the same cross section of substantially oblong shape, at least one of the flat portions of the tubes 13 being intended to be in mechanical contact or not with at least one electric energy storage cell (not shown).
  • Each tube 13 is here extruded aluminum and comprises a first end and a second end.
  • the first end of the tube bundle 13 is intended to be assembled with a receiving wall, or collecting wall, of the first manifold IA, and the second end of the bundle of tubes 13 is intended to be assembled with a receiving wall, or collector wall, of the second collector box IB.
  • each manifold IA, IB joins the ends of the tubes 13 of the bundle, each tube 13 of the bundle being sealingly connected to the volume or internal chamber (e) defined (e) by the walls of each manifold IA, IB.
  • Each manifold IA, IB is thus in fluid communication with the tubes 13.
  • the two collecting elements 11 each constituting the manifolds IA, IB have different lengths, the collector elements 11 arranged vis-à-vis being of the same length.
  • Figure 2 is a top view of a heat exchanger according to a second embodiment of the invention.
  • the two collecting elements 11 of each manifold IA, IB have different lengths.
  • FIG. 3 is a perspective view of an exemplary collector element intended to be implemented in a heat exchanger according to the invention.
  • the collector element 11 is a one-piece piece, made entirely of plastic material, which is produced by injection of plastic into a single mold.
  • the receiving wall of the tubes 13 of the collector element 11 here comprises two openings 112 for the passage of the tubes 13 each taking the form of a slot, the two openings 112 being aligned and oblongly complementary to the tubes 13.
  • a seal 113 is overmolded around and on the peripheral wall of the openings 112 in each of which is inserted a tube 13.
  • the seal 113 is advantageously made of an elastically deformable material, such as an EPDM elastomer (for "ethylene-propylene-diene monomer”) or EPR (for "ethylene-propylene”), and ensures the seal between the manifolds IA, IB and the ends of the tubes 13.
  • EPDM elastomer for "ethylene-propylene-diene monomer”
  • EPR for "ethylene-propylene
  • the ends of the collector element 11 are open and comprise male or female connector means 114B and 114A, respectively, for coaxially securing another collector element at each end of the collector element 11.
  • a closure cap 30 (such as that illustrated in FIG. 5) or a connector 20 (such as that illustrated in FIG. 4) may be connected to one or both ends of the collector element 11.
  • FIG. 9 shows a particular solution for retaining the tubes 13 on the collecting elements 11 of the manifolds IA, IB.
  • the tube 13 passes through the opening 112 covered with the seal 113 so as to open into the inner chamber 1100 of the collecting box IA.
  • the passage of the tube 13 in the opening 112 bordered by the seal 113 makes it possible to compress the external wall of the tube 13 radially against the inner wall of the seal 113 so as to guarantee the tightness of the tube connection 13 / IA collector box.
  • the tube 13 is preloaded (or tightened) in the seal 113.
  • the tubes 13 of the heat exchanger 1 have a plurality of juxtaposed channels for circulating the coolant, the channels of the tube 13 being separated by reinforcing legs which provide the mechanical strength of the tube 13 to the pressure (ie ie which minimize the deformation of the tube 13 under pressure).
  • the tongues 2 cooperate with grooves 3 extending on the two opposite external faces of the tube 13 at each end of the internal channels of the tube 13.
  • the tongues 2 block any displacement in translation of the tubes 13 and thus make it possible to immobilize the longitudinal positioning of the tubes 13 in the inner chamber 1100 of the manifold IA.
  • the grooves 3 are located in the inner chamber 1100 cylindrical of the manifold IA once the tube 13 assembled on the latter.
  • tongues 2 can be made in one piece or in several parts distributed longitudinally in the inner chamber 1100 of the manifold IA.
  • tongues 40 may be formed during the molding of the plastic collector elements 11 or may be formed by an insert coming from set in the interior volume of the collector element 11. They must be flexible enough to deform during insertion of the end of the tube 13 and sufficiently rigid to ensure the mechanical strength of the tube 13 once it is in place .
  • the mechanical assembly of the tubes 13 on the header box IA, illustrated in connection with FIG. 9, makes it possible to prevent the sliding, under the effect of the pressurization of the coolant, of the tubes 13 relative to the assembly constituted by the seal 113 and the manifold IA.
  • each of the manifolds of the heat exchanger comprises a plurality of slots distributed over its length and each coated with an overmolded seal, so that each tube of the heat exchanger 1 is associated with a slot and a seal molded sealing.
  • each opening 112 corresponds to those of the tube 13 intended to be inserted therein.
  • outer and inner profile of the tubes is typically oblong but may take another form provided that it is technically feasible by the aluminum extrusion process.
  • Figs. 7A and 7B are detail views of the flared left end of the collector member 11 of Fig. 3 showing in detail the first female type connector means or ferrule 114A.
  • the tip of the female type 114A is in the form of a tubing of outside diameter greater than that of the wall of the collecting element 11.
  • Its inner diameter is greater than that of the inner chamber 1100 cylindrical of the collector element 11, and is sized to cover the male part of another collector element in particular.
  • the cylindrical wall of the female type tip 114A has two grooves 115 in the form of "L”, diametrically opposed and forming female element.
  • a toric seal 116A arranged at the bottom of the flared portion of the female type tip 114A, has the function of guaranteeing the seal between the collecting element 11 and the parts coming together at the end (another collecting element , plug, pipe, connector).
  • the second connecting means or male-type end piece 114B located at the right end of the collector element 11 of FIG. 3 is in the form of a tubing of diameter substantially equal to that of the wall of the collector element 11.
  • the end comprises a nipple whose material thickness of the nipple is optimized to limit the restriction of the hydraulic section and thus limits the pressure drop.
  • the cylindrical outer wall of the male-type tip 114B has two diametrically opposed pins 117 which each form a male element whose function is to ensure the "bayonet" of the female part that comes on it.
  • the nipple has a groove 116B allowing the O-ring 116A of the female type tip 114A to be housed therein.
  • the number of grooves 115 in "L", greater than or equal to 1, is identical to the number of pins 117 of the male end intended to be housed in said female part.
  • the tenons 117 of the collector element 11 are adapted to engage in the grooves 115 of another collector element 11 of the same type, and that the grooves 115 of the collector element 11 are intended to receive each a tenon of yet another collector element of the same type.
  • the male and female ends of the bayonet coupling between two adjacent collector elements are engaged together in an axial direction but can rotate relative to each other.
  • FIG. 8 is a detailed view showing the male part of a first collector element housed in the female part of a second adjacent collector element, and in particular the engagement of a stud 117 of the male part of the first collector element with a groove 115 of the female part of the second collector element.
  • each groove 115 has a bead 115B forming a passage restriction and allowing the rotation locking pin 117 when the latter is housed at the bottom of the groove 115 corresponding.
  • beads 115B eliminates any risk of inadvertent separation of the collector elements joined together.
  • collector elements are designed to be able to receive at each of their ends different circuitry components, such as plugs (Figure 5), conduits and connectors (Figure 4).
  • the two manifolds of a heat exchanger may each consist of an assembly of collector elements 11 joined end to end through the bayonet type coupling means 114A, 114B.
  • manifolds IA, IB are formed from a sealed assembly by means of removable bayonets of several collectors placed end to end, the solder is no longer needed.
  • each of the collector elements 11 is made of plastic, which reduces the manufacturing costs and makes it possible to easily obtain very varied shapes.
  • FIG. 4 is a perspective view of a connector 20 which comprises a female part situated on the left in which is housed a molded seal (not visible) and a male part on the right having two pins 207 (a single stud being visible).
  • Such a connector 20 comprises an internal pipe allowing the passage of heat transfer fluid through the connector 20, from left to right, or vice versa.
  • Figure 5 is a perspective view of a closure cap 30 which includes a female portion on the left and a male portion on the right having two pins 307 (only one pin being visible).
  • the female part has two grooves 305 in "L” and an internal seal molded (not visible).
  • Each groove 300 has a bead 305B forming passage restriction and allowing the locking in rotation of a tenon of a male part of another element.
  • the male part has a closing wall 306 preventing the flow of heat transfer fluid through the stopper 30.
  • a ring 116A seal is attached to the bottom of the pipe of the female end 114A so as to seal the junction between the female end 114A of a collector element and the male end 114B of another adjacent collector element.
  • the O-ring 116 is overmolded inside the socket 114A.
  • This O-ring 116A is intended to be housed in a groove or groove 116B, 216B, 316B peripheral circular formed at the end of the male-type male end 114B of the collector element 11 ( Figure 6) or the male end of the circuit components, such as plugs (Figure 5), extensions ( Figure 14), conduits and connectors (Figure 4). This ensures the seal between the collector elements assembled end to end, and between the collectors and the circuit components.
  • a heat exchanger according to the invention can implement inter-collector plugs and inter-collector extender.
  • the inter-collector plugs are plugs disposed between two adjacent collector elements of a header of the heat exchanger and closing the fluid passage therebetween.
  • the inter-manifold extenders are disposed between two adjacent collector elements of a header of the heat exchanger and allow the passage of fluid therebetween (i.e. they fluidly couple two collector elements).
  • An extension has at its ends a male element and a female connection element respectively.
  • a heat exchanger according to the invention can implement one or more end plugs.
  • a heat exchanger according to the invention comprises:
  • At least two connectors 20 located at the ends of at least one of the manifolds and intended to provide the connection between the cooling circuit of the vehicle and / or another heat exchanger located elsewhere in the vehicle.
  • the connectors 20 have at one of their ends a specific end piece for the connection of tubings to the heat exchanger, and at the other end:
  • a male end intended to cooperate with the female part of one of the collector elements and whose characteristics are identical to a male part of a collector element; and optionally, one or more plugs and one or more extenders, placed at the ends of at least one of the collector elements, the extensions being the same length as the plugs and serving to compensate for the absence of plug on the collector element. vis-à-vis, the extensions being passing from a fluid point of view.
  • the plugs and extensions have a female part and a male part whose characteristics are identical to the female and male parts of the collecting elements, the plugs and the extensions being able to be placed between two collecting elements (this is called “inter-collecting plugs") or at the end of the collector elements (in this case we speak of "end plugs"), the extenders being similarly able to be placed between two collector elements (inter-collector extension) or at the end of the collector elements (end extension).
  • the fluidic circuit is made logically so as to meet the cooling need of the vehicle modules.
  • the number of collector elements in a heat exchanger according to the invention is always an even number. Furthermore, the collector elements arranged vis-à-vis within a heat exchanger are identical in terms of the number of tubes and the type of tubes.
  • the collector elements of the heat exchanger are all identical (in terms of length, number of tubes and diameter). It should be noted that the number of tubes per collecting element and the number of collecting elements forming the manifolds are not limited to the examples illustrated.
  • the end seals and / or the tube seal 113 are attached (separate pieces) and not overmolded to the collecting element and / or to the circuit pieces (plugs, connectors, extenders).
  • the collector elements constituting the manifolds may have different lengths, without limiting the number of different lengths. This is particularly advantageous when the pitch between the modules is not constant in the battery pack (case of FIG. 1).
  • the collector elements within a header can have different types of tubes (width li, height hi, inner profile pi, external profile Pi, number of channels ni, i varying from 1 to X, X being an integer at least equal to 2), without limitation of the number of different types. This is particularly advantageous when certain zones or modules of the battery pack require more cooling power (case of FIG. 2).
  • the collector elements constituting the manifolds may have different types of tubes, without limiting the number of different types. This is particularly advantageous when certain zones or modules of the battery pack require more cooling power.
  • the number of tubes per collector element is different from one collector element to another, without limiting the number of different types. This is particularly advantageous when certain zones or modules of the battery pack require more cooling power.
  • the collector elements constituting the manifolds may have different inside and / or outside diameters, without limiting the number of different internal or external diameters. This is particularly advantageous when, in the vehicle casing, passage zones are narrower and require less bulky collectors.
  • the collector elements constituting the manifolds may have different attachment systems between the tubes and the collector elements, without limiting the number of hooks system, for example congestion issues.
  • the tubes may have different lengths, which implies that between the collector elements associated with these tubes of different lengths are bends having male and female ends as described above, so as to achieve a closed fluidic circuit.
  • FIGS 10 to 14 illustrate different heat transfer fluid circulation circuits within heat exchangers according to the invention whose assembly is done in an original way by means of bayonets.
  • the heat exchanger 1 comprises at least one inlet fluid connection and at least one fluidic outlet connection of the heat transfer fluid arranged on at least one of the two manifolds IA, IB.
  • the collector boxes IA, IB and the tubes 13 of the heat exchanger 1 are secured together mechanically and in a sealed manner.
  • the circuit is in "I" with an inlet and a heat transfer fluid outlet.
  • the inlet fluidic connection is here at the left end of the manifold IA and the fluidic outlet connection is located at the right end of the manifold IB.
  • the coolant is introduced into the first manifold IA through the inlet fluidic connection.
  • Caps 30 are disposed at the right and left ends of the manifolds IA, IB respectively.
  • the circuit is in "U” and has an inlet and a heat transfer fluid outlet. Stoppers 30 are arranged at the right end of each of the manifolds IA, IB.
  • the circuit has three inputs and a heat transfer fluid outlet.
  • the circuit has an inlet and three heat transfer fluid outlets.
  • the configurations with several heat transfer fluid inlet / outlets may require the presence of calibrated orifices ("throttles" in English) in certain parts of the heat exchanger in order to be able to balance the different flow rates between the heat transfer fluid outlets.
  • calibrated orifices are preferably placed in the connectors and / or pipes for reasons of ease of manufacture.
  • FIG. 14 illustrates a "multipass" circuit implementing extensions 40 to compensate for the presence of a plug 30 disposed opposite it.
  • circuits with two inputs and two heat transfer fluid outlets without limitation of the number of passes.
  • FIG. 15 illustrates an exemplary heat exchanger according to the invention comprising tubes 13 of different sizes and collector elements 11 of different lengths. It is noted, moreover, that the number of tubes 13 by collector element 11 is different. This type of heat exchanger can be used to cool both battery modules and electronic components.
  • Figure 16 is a perspective view of a manifold according to a particular embodiment of the invention.
  • the manifold 11 is a tubular monobloc piece, made entirely of plastic material, which is made by injecting plastic into a single mold.
  • the tubes 13 of the heat exchanger have a plurality of juxtaposed channels for circulating the heat transfer fluid (visible in FIG. 19).
  • the channels of a tube 13 are separated by reinforcing legs which provide the mechanical strength of the tube 13 under pressure (that is to say, which minimize the deformation of the tube under pressure).
  • the receiving wall 111 of the tubes 13 here comprises two passage openings of the tubes 13 in the form of a slot 112, the two slots 112 being aligned and oblongly complementary to the tubes 13.
  • a seal 113 is overmolded on the wall of the slots 112 in each of which is inserted a tube 13.
  • the seal 113 also has an oblong shape complementary to the tubes 13.
  • the seal 113 is advantageously made of an elastically deformable material, such as an elastomer EPDM (for "ethylene-propylene-diene monomer”) or EPR (for "ethylene-propylene”).
  • EPDM for "ethylene-propylene-diene monomer”
  • EPR for "ethylene-propylene”
  • the ends of the manifold 11 are open and include connecting means 114A, 114B so as to join another portion of manifold box in the extension of the manifold 11 or to accommodate a closure cap of the end .
  • Figure 17 is a detail view of one of the slots 112 of the manifold 11 formed on the receiving wall 111. As noted above, an overmolded seal 113 extends over the peripheral wall of this slot 112 oblong.
  • the two longitudinal ends of the slot 112 and the seal 113 each extend inside a stud 118 shaped half-cylinder carried by the receiving wall 111.
  • Each stud 118 is traversed in its longitudinal direction by a hole 118A through which a retaining pin 70 of the corresponding tube (FIG. 18) passes.
  • the receiving wall 111 carries, on either side of the slot 112, four tabs or tabs 119 of semicircular shape of attachment of the pin 70 by clipping.
  • the pin 70 is fixed on the receiving wall 111 by gluing.
  • FIG. 18 is a detailed view of the slot 112 of FIG. 17 illustrating the mounting of the pin 70 in a stud 118 and its clipping in a tab 119.
  • the retaining pin 70 passes through the two opposite studs 118, via the passage holes 118A, and snaps into engagement with the two upper lugs 119.
  • each slot 112 is mounted a pin 70 for retaining a tube 13.
  • the portions 701 of the pin 70 located opposite the rounded ends of the slot 112 are inserted or snapped into two notches or housings or recess 131 formed on the outer surface, at the opposite rounded edges of the tube 13, as can be seen in FIG. 19, thus blocking the translation of the tube 13 and retaining the latter on the manifold 11.
  • These notches 131 are obtained by deformation of the wall of the two end channels of the tube 13, without closing off these channels 111 end.
  • the wall of these two end channels may have a thickness, the notches being obtained by removal of material, which does not impact the passage of heat transfer fluid in these end channels.
  • the pin 70 may be of metal or plastic and applies lateral pressure to the walls of the tube 13, without damaging the latter during assembly or during operation of the heat exchanger.
  • the tube 13 passes through the slot 112 covered with the seal 113 so as to open into the internal chamber 1100 of the collecting box 11.
  • the notches 131 are located outside the manifold 11 once the tube 13 assembled on the latter.
  • the passage of the tube 13 in the slot 112 bordered by the seal 113 makes it possible to compress radially the outer wall of the tube 13 against the inner wall of the seal 113 so as to guarantee the tightness of the connection tube 13 / box collector 11.
  • the tube 13 is preloaded (or tightened) in the seal 113.
  • This stop tube is a simple and reliable solution for the mechanical strength of the tube on the manifold.
  • FIG. 20 shows yet another solution for retaining the tubes 13 on the manifold 11 by means of a metal plate 50 (made of aluminum, for example) which is attached and crimped onto the outer surface of the manifold 11.
  • a metal plate 50 made of aluminum, for example
  • This retaining plate 50 has a plurality of flanges 502 of oblong shape positioned opposite the slots 112 each provided with a seal 113 molded.
  • the seal 113 is molded on the periphery of the slot 112 and extends partially between the outer surface of the manifold 11 and the plate 50, so as to optimize the tightness of the mechanical assembly of the tubes 13 on the manifold 11.
  • a deformation 501 in the form of a punch is formed on the two rounded edges of each collar 502 of the retaining plate 50.
  • This punching on the outer wall of the flange 502 causes a slight deformation of the inner wall of the flange 502 and the outer wall of the tube 13, so as to allow the mechanical strength of the tube 13 and its locking in translation relative to the manifold 11.
  • Figures 21a and 21b show yet another solution for retaining the tubes 13 on the manifold 11 by means of a piece 60 of injected plastic insert.
  • section of the manifold 11 has an "omega" shape.
  • the retaining piece 60 is secured to the manifold 11 by snapping, for example, and has slots 602 adapted to the passage of the tubes 13 and being positioned opposite the slots 112 of the manifold 11.
  • the overmolded seal 113 extends around the periphery of the slots 112 but also partly on the outer surface of the manifold 11 so as to be sandwiched between this outer surface and the retainer 60 (thereby optimizing the tightness of the mechanical assembly of the tubes 13 on the manifold 11).
  • At least two flexible pins 601 are carried by the inner wall of each slot 602. These pins 601 allow the passage of a tube 13 and the mechanical strength of the latter (that is to say its locking in translation with respect to the manifold 11.
  • Each of the tubes 13 has local notches or recesses 131 on its rounded outer edges in which the spikes 601 are housed.
  • each of the manifolds of the heat exchanger comprises several slots distributed over its length and each coated with a seal, so that each tube of the heat exchanger 1 is associated with a slot and a gasket. sealing.
  • the collecting elements 11 intended to form the manifolds IA, IB of the heat exchanger 1 are obtained by plastic injection.
  • the seals are then overmoulded in the openings 112 of the collector elements 11, and optionally in the overmolding of the o-ring seal 116A in the first female type nozzle 114A.
  • this O-ring seal 116A is attached.
  • the assembly of the elements constituting the heat exchanger can be carried out according to the following steps:
  • the end of a tube 13 is inserted or press fit into the seal 113 overmolded with one of the openings 112 so that the end of the tube 13 passes through the opening 112, and opens into the cylindrical inner chamber of the manifold IA slightly protruding,
  • the mechanical assembly of the entire heat exchanger 1 is relatively easy and provides a good level of tightness inside the manifolds IA, IB where circulates the heat transfer fluid. It is therefore not necessary to use brazing to ensure the mechanical resistance to the pressure and the sealing of the heat exchanger according to the invention, which guarantees the flatness of the flat surface of the tubes 13.
  • the heat exchanger of the invention can be used to heat or cool one or more batteries according to the conditions and needs, so as to regulate their temperature.
  • a coolant flowing through the heat exchanger can in this case absorb the heat emitted by the battery or batteries to cool them or, if necessary, it can bring them heat if the temperature of the battery or batteries is insufficient for its / their smooth operation.
  • such a heat exchanger can also be used as a radiator in a vehicle.
  • the approach of the invention thus makes it possible to avoid internal pollution by the residual brazing flux which reacts with the cooling liquid by degrading its anti-corrosion and gelling properties, which can lead to a loss of thermal performance of the cooler (heat exchanger) by plugging the channels of the tubes.
  • the tubes are preferably extruded aluminum and their width may vary from 10 mm to 110 mm, their height may vary from 2 mm to 5 mm, for example.
  • the tubes may have other section shapes, such as a circular or oval section, for example.
  • the multichannel tubes are electro-welded but do not present in this case reinforcement leg between the channels.
  • the fluidic inlet and outlet connections of the coolant can be arranged respectively on each of the two manifolds or, on the same manifold.
  • the number of tenons and grooves of the male and female coupling means is not limited to that illustrated in the figures.

Abstract

L'invention concerne un échangeur thermique (1) comprenant un faisceau de tubes (13) de circulation d'un fluide caloporteur réunis à chacune de leurs extrémités respectives par une boîte collectrice (1A, 1B). Selon l'invention, chacune des deux boîtes collectrices (1A, 1B) est obtenue par solidarisation entre eux de plusieurs éléments collecteurs (11) par des moyens d'accouplement (114A, 114B) de type baïonnette portés par les éléments collecteurs (11) au niveau de leurs extrémités respectives, chacun des éléments collecteurs (11) comprenant au moins une ouverture (112) de passage d'une des extrémités d'au moins un desdits tubes (13).

Description

Echangeur thermique, notamment pour la régulation thermique de batteries, et procédé de fabrication correspondant
1. Domaine technique de l'invention
Le domaine de l'invention est celui des échangeurs thermiques, en particulier pour véhicules automobiles.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des dispositifs de régulation thermique des batteries des véhicules automobiles à motorisation électrique et/ou hybride.
2. Etat de la technique
L'énergie électrique des véhicules à motorisation électrique et/ou hybride est fournie par une ou plusieurs batteries.
Dans ce type de véhicule, la batterie est généralement formée d'une pluralité de cellules de stockage d'énergie électrique disposées dans un boîtier de protection afin de former ce que l'on appelle un pack batterie.
Un problème posé réside dans le fait que durant son fonctionnement, la batterie est amenée à chauffer et risque ainsi de s'endommager.
Par ailleurs, en cas de température trop basse, l'autonomie de la batterie peut décroître fortement.
La régulation thermique de la batterie est, par conséquent, un point important.
Il est donc nécessaire d'utiliser des échangeurs thermiques afin de maintenir la batterie à une température acceptable, à savoir entre 20°C et 40°C afin d'assurer la fiabilité, l'autonomie, et la performance du véhicule, tout en optimisant la durée de vie de la batterie.
De tels échangeurs comprennent classiquement un faisceau de tubes reliant entre elles au moins deux boîtes collectrices dans lesquels sont raccordées, de façon fixe et étanche, des extrémités correspondantes des tubes.
Un fluide caloporteur, à savoir un fluide frigorigène dans le cas d'un refroidissement direct ou un fluide de refroidissement dans le cas d'un refroidissement indirect, peut alors circuler dans l'échangeur thermique, plus précisément à travers les boîtes collectrices et les tubes qui sont en contact avec les différentes cellules électriques, de manière à réguler leur température par conduction thermique.
De façon connue, chacune des boîtes collectrices dans laquelle débouchent les tubes du faisceau comporte une plaque collectrice présentant des ouvertures de passage des tubes.
Cette plaque collectrice, généralement désignée "collecteur", est coiffée par un couvercle ou "boîte à fluide" de manière à ce que le collecteur et la boite à fluide définissent un volume commun dans lequel débouchent les extrémités correspondantes des tubes, et par lequel sont opérées le cas échéant l'entrée et la sortie du fluide caloporteur.
Le couvercle est, par exemple, pourvu de raccordements à des conduites d'admission et de collecte de fluide.
Son volume intérieur peut en outre être subdivisé en une pluralité de sous- volumes distincts permettant de réunir ensemble certains groupes de tubes du faisceau de manière à définir une configuration de circulation de fluide prédéterminée dans l'échangeur thermique, avec plusieurs allers et retours de fluide caloporteur dans le faisceau de tubes.
L'une des techniques d'assemblage couramment utilisée à cet effet est l'assemblage brasé, où l'ensemble des éléments de l'échangeur (si ces éléments sont en métal) est passé dans un four de brasage permettant à un métal d'apport de réaliser à la fois la solidarisation des divers éléments (collecteurs, couvercles, faisceau de tubes, etc.) et leur étanchéité. Cependant, il a été constaté que le brasage des éléments de l'échangeur tend à dégrader la résistance mécanique des tubes, leur tenue à la pression et leur tenue à la corrosion interne et externe.
Cette dégradation de la résistance mécanique peut conduire à une déformation des tubes lorsque ces derniers sont parcourus par un fluide sous pression.
Par ailleurs, lorsque les tubes présentent une section circulaire, il a été observé des défauts de rectitude des génératrices du tube cylindrique suite au brasage.
De la même façon, lorsque les tubes présentent une surface plane orientée vers les batteries (ce qui est le cas des tubes de section oblongue, par exemple), de sorte à avoir une large surface d'échange de la chaleur, il a été observé des défauts de planéité de cette surface plane.
Du fait de ces défauts de rectitude ou de planéité des tubes dus au brasage, le transfert thermique entre les batteries et le refroidisseur n'est pas homogène, si bien que l'échangeur thermique n'assure pas une régulation optimale de la température des batteries.
Une alternative pour assembler la boîte à fluide sur la plaque collectrice, ou collecteur, consiste à sertir cette dernière sur un rebord périphérique de la boîte à fluide, ou couvercle.
Les divers éléments (collecteurs, couvercles et tubes) de l'échangeur thermique sont solidarisés ensemble mécaniquement et de manière étanche par interposition de joints d'étanchéité assurant l'étanchéité entre chaque couvercle et les extrémités des tubes, et entre chaque collecteur et le couvercle correspondant, avant le sertissage du couvercle sur le collecteur correspondant.
Une telle structure étanche sertie est par exemple décrite dans le document
FR-A-2 700 610. La mise en œuvre de boîtes collectrices en deux parties nécessite toutefois plusieurs opérations d'assemblage, ce qui augmente les coûts de fabrication de l'échangeur thermique.
Il est en outre nécessaire pour éviter un défaut de montage de maintenir en position le ou les joints d'étanchéité assurant l'étanchéité entre chaque collecteur et les extrémités des tubes lors du montage des tubes dans les collecteurs.
Par ailleurs, pour obtenir une étanchéité sans faille, il est indispensable de contrôler parfaitement l'étape de sertissage du couvercle sur le collecteur.
En particulier, le respect des cotes de sertissage conditionne le taux de compression du joint d'étanchéité, et donc l'étanchéité finale de l'ensemble.
Or, ces cotes de sertissage sont difficiles à maîtriser, notamment en raison des tolérances dimensionnelles du couvercle et du collecteur.
En pratique, on constate un taux de compression du joint pouvant typiquement varier d'une pièce à l'autre entre 30 et 60%.
Dans tous les cas, le sertissage étant une opération irréversible, la détection d'un défaut d'étanchéité implique la mise au rebut de l'ensemble de l'échangeur thermique.
Par ailleurs, la longueur des boîtes collectrices obtenues par les procédés d'assemblage précités est limitée et ne peut dépasser lm50 classiquement.
Les échangeurs thermiques de l'art antérieur n'offrent pas, par ailleurs, une grande souplesse d'utilisation, en ce sens que leur structure ne permet pas leur adaptation à de nombreuses architectures du moteur et du véhicule.
3. Exposé de l'invention
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients mentionnés ci-dessus.
L'invention propose à cet effet une boîte collectrice d'un fluide caloporteur pour un échangeur thermique comprenant au moins un tube de circulation d'un fluide caloporteur, ladite boîte collectrice comprenant une paroi de réception dudit au moins un tube comportant au moins une ouverture de passage d'une des extrémités dudit au moins un tube.
Selon l'invention, ladite boîte collectrice est une pièce monobloc en matière plastique, et la surface périphérique interne de ladite au moins une ouverture de passage dudit au moins un tube comprend/est garni ou entouré ou recouvert d'un joint d'étanchéité surmoulé et destiné à venir en contact avec la surface extérieure dudit au moins un tube.
L'invention procure ainsi une boîte collectrice pour un échangeur thermique qui est réalisée en un seul composant, par exemple en matière plastique injecté (du type PA66GF30, par exemple).
L'étanchéité de la boîte collectrice est garantie du fait du caractère monobloc de sa conception, aucune reprise n'étant nécessaire.
Il n'est pas nécessaire de prévoir un joint d'étanchéité entre le couvercle et le collecteur.
Seul un joint d'étanchéité est présent sur le pourtour des ouvertures de passages des tubes.
Selon un aspect particulier de l'invention, ledit joint d'étanchéité est un matériau élastiquement déformable, de préférence un élastomère EPDM ou EPR.
Selon un aspect particulier de l'invention, ledit joint d'étanchéité est surmoulé.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit joint d'étanchéité est une pièce rapportée et compressible, notamment un joint torique, l'étanchéité entre la boite collectrice et les tubes sont assurées par la compression du joint d'étanchéité entre ces deux composants. Particulièrement, le joint d'étanchéité est comprimé entre la paroi intérieure d'un orifice de passage des tubes et la paroi extérieure d'un tube.
Selon un aspect particulier de l'invention, le joint d'étanchéité présente une tétine disposée dans l'orifice de passage des tubes. Selon un aspect particulier de l'invention, la tétine présente sur sa surface extérieure une lèvre périphérique de retenue du joint d'étanchéité sur le collecteur.
La liaison mécanique et l'étanchéité entre chaque boîte collectrice et les tubes ou conduits de l'échangeur thermique sont assurées par la compression d'un joint d'étanchéité entre ces deux composants qui évite ainsi, ou à tout le moins minimise, le risque de fuites de fluide caloporteur.
Grâce à cet assemblage mécanique, on ne dégrade pas la résistance mécanique des tubes (contrairement à un assemblage par brasage) et on limite les éventuels défauts de planéité des tubes.
Selon un aspect particulier de l'invention, la boîte collectrice comprend à ses extrémités des premiers moyens de raccord de type femelle et des deuxièmes moyens de raccord de type mâle respectivement.
Selon un aspect particulier de l'invention, lesdits premiers moyens de raccord de type femelle comprennent un joint d'étanchéité torique rapporté ou surmoulé destiné à venir se loger dans une gorge cylindrique des deuxièmes moyens de raccord de type mâle d'une autre boîte collectrice.
Selon un aspect particulier de l'invention, ladite paroi de réception porte, autour de ladite au moins une ouverture de passage d'une des extrémités dudit au moins un tube, des moyens de fixation d'une épingle de retenue dudit au moins un tube sur ladite boîte collectrice destinée à coopérer avec des encoches ménagées sur la surface extérieure dudit tube, à proximité de ladite extrémité.
Selon un aspect particulier de l'invention, la chambre intérieure de ladite boîte collectrice présente, au niveau de ladite au moins une ouverture de passage d'une des extrémités dudit au moins un tube, des languettes de retenue dudit au moins un tube sur ladite boîte collectrice destinées à coopérer avec des rainures ménagées sur la surface extérieure dudit tube, à proximité de ladite extrémité.
Selon un aspect particulier de l'invention, la boîte collectrice comprend en outre une plaque de retenue solidaire de la paroi extérieure de ladite boîte collectrice, ladite plaque de retenue présentant au moins un collet de passage d'un tube disposé en regard de ladite au moins une ouverture, la surface extérieure dudit collet étant destinée à être poinçonnée localement de sorte à former sur la surface intérieure dudit collet au moins une déformation de retenue dudit tube sur ladite boîte collectrice.
Selon un aspect particulier de l'invention, la boîte collectrice comprend en outre une pièce de retenue solidaire de la paroi extérieure ladite boîte collectrice, ladite pièce de retenue présentant au moins un trou de passage d'un tube disposé en regard de ladite au moins une ouverture, ledit trou de passage présentant sur sa surface intérieure au moins un picot souple de retenue dudit tube sur ladite boîte collectrice.
Ces solutions de retenue des tubes sont simples et permettent une tenue mécanique fiable des tubes sur les boîtes collectrices, notamment lorsqu'il s'agit de tubes extrudés, sous l'effet de la pression interne de l'échangeur thermique et des sollicitations mécaniques exercées durant l'assemblage de l'échangeur thermique, son montage et son utilisation dans le véhicule.
L'invention concerne également un échangeur thermique comprenant un faisceau de tubes de circulation d'un fluide caloporteur réunis à chacune de leurs extrémités respectives par une boîte collectrice.
Selon l'invention, chacune des deux boîtes collectrices est obtenue par solidarisation entre eux de plusieurs éléments collecteurs par des moyens d'accouplement de type baïonnette portés par les éléments collecteurs au niveau de leurs extrémités respectives, chacun des éléments collecteurs comprenant au moins une ouverture de passage d'une des extrémités d'au moins un desdits tubes.
L'invention procure ainsi un échangeur thermique dont les collecteurs sont obtenus à partir d'éléments collecteurs assemblés en enfilade par baïonnette.
En d'autres termes, on raccorde coaxialement bout à bout plusieurs éléments collecteurs tubulaires, par coopération d'une région d'extrémité d'un premier élément collecteur avec une région d'extrémité d'un deuxième élément collecteur
Le raccordement par baïonnette a pour fonction de solliciter axialement l'un vers l'autre les éléments collecteurs pour assurer l'étanchéité et garantir tout risque de désassemblage accidentel des éléments collecteurs.
Ce type particulier de raccordement permet un assemblage et désassemblage aisés et rapides des éléments collecteurs, ne mettant en œuvre qu'un faible effort de montage.
Il permet la construction simple et peu coûteuse de boîtes collectrices de toutes tailles.
Dans ces conditions, l'échangeur thermique de l'invention peut être adapté à chaque fois à l'architecture du moteur et/ou du véhicule auquel il est destiné.
Grâce à l'invention, il est possible de réaliser une multiplicité d'échangeurs thermiques dont les dimensions pourront être adaptés à chaque fois en fonction de l'application considérée.
Les éléments collecteurs peuvent être solidarisés les uns aux autres bout à bout ou par le biais d'un élément intermédiaire, tel un bouchon ou un prolongateur présentant à ses deux extrémités des moyens d'accouplement de type baïonnette.
Selon un aspect particulier de l'invention, les moyens d'accouplement de type baïonnette portés par chaque élément collecteur comprennent un premier embout, ou moyens de raccord, de type femelle et un deuxième embout, ou moyens de raccord, de type mâle situés aux extrémités respectives dudit élément collecteur.
Chacune des boîtes collectrices de l'échangeur thermique est constituée d'un assemblage de plusieurs éléments collecteurs présentant chacun à une extrémité des premiers moyens de raccord de type femelle et à l'autre extrémité des deuxièmes moyens de raccord de type mâle. Les moyens de raccord non utilisés peuvent être obturés par un bouchon de fermeture.
Les moyens de raccord de type mâle comprennent un ou plusieurs ergots ou tétons de verrouillage faisant saillie radialement à une première extrémité de l'élément collecteur.
Les moyens de raccord de type femelle comprennent une ou plusieurs fentes.
Les ergots coopèrent chacun avec une fente et viennent en butée au fond de ces fentes.
Ceci permet un accouplement à connexion/déconnexion rapide des éléments collecteurs entre eux de sorte à former des boîtes collectrices.
Selon un aspect particulier de l'invention, ledit premier embout de type femelle d'au moins un élément collecteur comprend un joint d'étanchéité torique rapporté ou surmoulé destiné à venir se loger dans une gorge cylindrique du deuxième embout de type mâle d'un autre élément collecteur adjacent.
Selon un aspect particulier de l'invention, la chambre intérieure de ladite boîte collectrice présente, au niveau de ladite au moins une ouverture de passage d'une des extrémités dudit au moins un tube, des languettes de retenue dudit au moins un tube sur ladite boîte collectrice destinées à coopérer avec des rainures ménagées sur la surface extérieure dudit tube, à proximité de ladite extrémité.
Selon un aspect particulier de l'invention, les éléments collecteurs desdites boîtes collectrices sont en matière plastique.
Les éléments collecteurs sont réalisés en un seul composant, par exemple en matière plastique injecté (du type PA66GF30, par exemple).
Un tel échangeur thermique peut être ainsi être fabriqué de façon particulièrement simple et à moindre coût.
La matière plastique permet de réaliser facilement des formes complexes, facilitant ainsi la fixation de l'échangeur thermique sur un boîtier de batteries et le raccordement aisé des boîtes collectrices de l'échangeur thermique à la boucle de refroidissement et sa fixation (contrairement aux échangeurs brasés qui nécessitent l'ajout de tubulures métalliques et de pattes de fixation sur les boîtes collectrices en aluminium extrudé, embouti ou roulé).
Selon un aspect particulier de l'invention, une première desdites boîtes collectrices comprend au moins un bouchon disposé entre deux éléments collecteurs adjacents de sorte à empêcher la circulation de fluide entre lesdits deux éléments collecteurs adjacents, la deuxième desdites boîtes collectrices comprenant au moins un prolongateur reliant fluidiquement deux éléments tubulaires adjacents, ledit au moins un prolongateur étant disposé en regard dudit au moins un bouchon et étant de longueur identique à ce dernier.
Selon un aspect particulier de l'invention, les éléments collecteurs de chacune desdites boîtes collectrices sont assemblés bout à bout.
Selon un aspect particulier de l'invention, l'échangeur thermique comprend un connecteur d'entrée et un connecteur de sortie de fluide caloporteur disposés aux deux extrémités d'une même boîte collectrice ou à une extrémité de chacune des boîtes collectrices.
Selon un aspect particulier de l'invention, la surface périphérique de ladite au moins une ouverture de passage dudit au moins un tube d'un élément collecteur est recouverte d'un joint d'étanchéité surmoulé et destiné à venir en contact avec la surface extérieure dudit au moins un tube.
Selon un aspect particulier de l'invention, ledit joint d'étanchéité est un matériau élastiquement déformable, de préférence un élastomère EPDM ou EPR.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit joint d'étanchéité est une pièce rapportée et compressible, notamment un joint torique, l'étanchéité entre la boite collectrice et les tubes sont assurées par la compression du joint d'étanchéité entre ces deux composants. Particulièrement, le joint d'étanchéité est comprimé entre la paroi intérieure d'un orifice de passage des tubes et la paroi extérieure d'un tube. Selon un aspect particulier de l'invention, le joint d'étanchéité présente une tétine disposée dans l'orifice de passage des tubes.
Selon un aspect particulier de l'invention, la tétine présente sur sa surface extérieure une lèvre périphérique de retenue du joint d'étanchéité sur le collecteur.
Seul un joint d'étanchéité est surmoulé sur le pourtour des ouvertures de passages des tubes de la boîte collectrice.
La liaison mécanique et l'étanchéité entre chaque boîte collectrice et les tubes ou conduits de l'échangeur thermique sont assurées par la compression d'un joint d'étanchéité surmoulé entre ces deux composants qui évite ainsi, ou à tout le moins minimise, le risque de fuites de fluide caloporteur.
Grâce à cet assemblage mécanique, on ne dégrade pas la résistance mécanique des tubes (contrairement à un assemblage par brasage) et on limite les éventuels défauts de planéité des tubes.
Selon un aspect particulier de l'invention, ledit joint d'étanchéité surmoulé est un matériau élastiquement déformable, de préférence un élastomère EPDM ou EPR.
Selon un aspect particulier de l'invention, les éléments collecteurs constituant une boîte collectrice peuvent être de longueurs identiques ou différentes.
Selon un aspect particulier de l'invention, les éléments collecteurs constituant une boîte collectrice comprennent le même nombre d'ouvertures de passage de tubes ou un nombre différent.
Selon un aspect particulier de l'invention, les éléments collecteurs constituant une boîte collectrice comprennent des ouvertures de passage de tubes de sections distinctes ou identiques.
Selon un aspect particulier de l'invention, un même élément collecteur peut comprendre des ouvertures de passage de tubes de sections distinctes ou identiques.
Selon un aspect particulier de l'invention, les éléments collecteurs constituant une boîte collectrice peuvent être de diamètres identiques ou distincts.
L'invention s'applique tout particulièrement aux échangeurs thermiques utilisés pour réguler thermiquement la ou les batteries d'un véhicule automobile à motorisation électrique et/ou hybride.
Il peut également être utilisé comme radiateur dans un système de climatisation d'un véhicule.
L'invention concerne également un procédé d'assemblage d'un échangeur thermique pour un véhicule automobile comprenant les opérations suivantes :
- obtention de deux boîtes collectrices par solidarisation entre eux d'éléments collecteurs ;
- insertion dudit au moins un tube dans ladite au moins une ouverture d'une première boîte collectrice de sorte que l'extrémité du tube traverse ladite au moins une ouverture, et débouche dans la chambre intérieure de la première boîte collectrice en dépassant légèrement,
- on répète l'étape précédente pour solidariser ledit au moins un tube à la deuxième boîte collectrice dudit échangeur thermique.
L'ensemble des éléments de l'échangeur thermique sont solidarisés mécaniquement et de manière étanche.
Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un tube est solidarisé simultanément à la première et à la deuxième boîte collectrice dudit échangeur thermique.
Le procédé de fabrication d'un tel échangeur thermique ne requiert donc pas, pour l'assemblage des éléments entre eux, de brasure, c'est-à-dire d'apport de matière, puisque l'assemblage est mécanique. Ce procédé présente en outre l'avantage de ne pas nécessiter une installation coûteuse et complexe de chauffage dans une atmosphère neutre et confinée.
Cette approche permet de simplifier les opérations d'assemblage et ainsi de réduire le coût de fabrication d'un tel échangeur thermique.
L'invention concerne par ailleurs un pack batterie comprenant au moins un échangeur thermique tel que décrit précédemment.
Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue de dessus d'un échangeur thermique selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue de dessus d'un échangeur thermique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple d'élément collecteur destiné à être mis en œuvre dans un échangeur thermique conforme à l'invention
- la figure 4 est une vue en perspective d'un connecteur destiné à être mis en œuvre dans un échangeur thermique conforme à l'invention ;
- la figure 5 est une vue en perspective d'un bouchon de fermeture destiné à être mis en œuvre dans un échangeur thermique conforme à l'invention ;
- la figure 6 est une vue de détail d'une des extrémités d'un élément collecteur destiné à être mis en œuvre dans un échangeur thermique conforme à l'invention, les figures 7A et 7B étant des vues de détail de l'autre extrémité de l'élément collecteur ; - la figure 8 est une vue de détail montrant l'assemblage de deux éléments collecteurs mis en œuvre dans un échangeur thermique conforme à l'invention par des moyens de type baïonnette ;
- la figure 9 présente une solution particulière de retenue des tubes sur les éléments collecteurs des boîtes collectrices d'un échangeur thermique conforme à l'invention ;
- les figures 10 à 14 illustrent différents circuits de circulation de fluide caloporteur au sein d'échangeurs thermiques conformes à l'invention, et
- la figure 15 illustre la structure d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation particulier,
- la figure 16 est une vue en coupe transversale d'une boîte collectrice selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
- la figure 17 est une vue de détail d'une fente de passage d'un tube de la boîte collectrice de la figure 16 ;
- la figure 18 illustre le montage d'une épingle de retenue d'un tube autour de la fente de la figure 17 ;
- la figure 19 est une vue schématique, en coupe, illustrant le montage d'un tube sur boîte collectrice conforme à l'invention par le biais d'une épingle de retenue ;
- la figure 20 est une vue schématique, en coupe, illustrant une troisième solution de montage d'un tube sur boîte collectrice conforme à l'invention, et
- les figures 21a et 21b sont des vues schématiques, en coupe, illustrant une quatrième solution de montage d'un tube sur boîte collectrice conforme à l'invention. Description détaillée de l'invention
La figure 1 est une vue de dessus d'un échangeur thermique selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Un tel échangeur thermique est destiné à équiper un véhicule automobile de type hybride ou électrique, notamment pour refroidir une ou plusieurs batteries, constituées chacune d'une pluralité de cellules de stockage d'énergie électrique, formant une source d'énergie pour l'entraînement du véhicule automobile.
L'échangeur thermique est positionné directement au contact de la ou des batteries au fond d'un boîtier de protection et parcouru par un fluide caloporteur, ou indirectement au contact de la ou des batteries dans le cas d'un échangeur thermique placé à l'extérieur du boîtier de protection des batteries.
Comme illustré sur la figure 1, l'échangeur thermique 1 comprend une première boîte collectrice IA et une deuxième boîte collectrice IB, chaque boîte collectrice IA, IB définissant au moins une chambre intérieure destinée à collecter et à répartir un fluide caloporteur, tel que de l'eau glycolée.
Comme cela sera décrit en détail par la suite, les boîtes collectrices IA et IB sont obtenues par le raccordement de plusieurs éléments collecteurs 11 (en l'occurrence deux pour chacune des boîtes collectrices, dans cet exemple) par des moyens d'accouplement de type baïonnette.
Les éléments collecteurs 11 peuvent être raccordés bout à bout. Il est possible d'insérer un bouchon ou un prolongateur entre deux éléments collecteurs d'une même boîte collectrice.
L'échangeur thermique 1 comprend en outre un faisceau de tubes ou conduits 13 rectilignes et de même longueur, s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal des boîtes collectrices IA et IB, destiné à la circulation du fluide caloporteur.
Ces tubes 13 sont, par exemple, des tubes multi-canaux. Les tubes 13 présentent ici la même section droite de forme sensiblement oblongue, au moins une des parties planes des tubes 13 étant destinée à être en contact mécanique ou non avec au moins une cellule de stockage d'énergie électrique (non représentée).
Chaque tube 13 est ici en aluminium extrudé et comprend une première extrémité et une deuxième extrémité.
La première extrémité du faisceau de tubes 13 est destinée à être assemblée avec une paroi de réception, ou paroi collectrice, de la première boîte collectrice IA, et la deuxième extrémité du faisceau de tubes 13 est destinée à être assemblée avec une paroi de réception, ou paroi collectrice, de la deuxième boîte collectrice IB.
Ainsi, chaque boîte collectrice IA, IB réunit les extrémités des tubes 13 du faisceau, chaque tube 13 du faisceau étant relié de manière étanche au volume ou chambre intérieur(e) défini(e) par les parois de chaque boîte collectrice IA, IB.
Chaque boîte collectrice IA, IB est ainsi en communication fluidique avec les tubes 13.
Dans cet exemple, les deux éléments collecteurs 11 constituant chacune des boîtes collectrices IA, IB présentent des longueurs différentes, les éléments collecteurs 11 disposés en vis-à-vis étant de même longueur.
La figure 2 est une vue de dessus d'un échangeur thermique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Dans cet exemple, les deux éléments collecteurs 11 de chaque boîte collectrice IA, IB présentent des longueurs différentes.
Les profils de tubes 13 associés aux deux éléments collecteurs 11 de droite sont différents des profils de tubes 13 associés aux deux éléments collecteurs 11 de gauche. La figure 3 est une vue en perspective d'un exemple d'élément collecteur destiné à être mis en œuvre dans un échangeur thermique conforme à l'invention.
L'élément collecteur 11 est une pièce monobloc, entièrement en matière plastique, qui est réalisée par injection de matière plastique dans un unique moule.
La paroi de réception des tubes 13 de l'élément collecteur 11 comprend ici deux ouvertures 112 de passage des tubes 13 prenant chacune la forme d'une fente, les deux ouvertures 112 étant alignées et de forme oblongue complémentaire aux tubes 13.
Un joint d'étanchéité 113 est surmoulé autour et sur la paroi périphérique des ouvertures 112 dans chacune desquelles est inséré un tube 13.
Le joint d'étanchéité 113 est avantageusement réalisé en un matériau élastiquement déformable, tel qu'un élastomère EPDM (pour "éthylène- propylène-diène monomère") ou EPR (pour "éthylène-propylène"), et assure l'étanchéité entre les boîtes collectrices IA, IB et les extrémités des tubes 13.
Les extrémités de l'élément collecteur 11 sont ouvertes et comprennent des moyens de raccord ou embouts mâle 114B et femelle 114A respectivement, permettant de solidariser coaxialement un autre élément collecteur à chacune des extrémités de l'élément collecteur 11.
Un bouchon 30 de fermeture (tel que celui illustré sur la figure 5) ou un connecteur 20 (tel que celui illustré sur la figure 4) peuvent être raccordés à une ou aux deux extrémités de l'élément collecteur 11.
La figure 9 présente une solution particulière de retenue des tubes 13 sur les éléments collecteurs 11 des boîtes collectrices IA, IB.
Par souci de simplification, on a représenté uniquement la boîte collectrice IA, la retenue des tubes 13 étant assurés au moyen de deux languettes ou "clips" 2 s'étendant l'une vers l'autre dans la chambre intérieure 1100 cylindrique de la boîte collectrice IA au niveau des ouvertures 112 de passage d'une des extrémités des tubes 13.
Le tube 13 traverse l'ouverture 112 recouverte du joint d'étanchéité 113 de sorte à déboucher dans la chambre intérieure 1100 cylindrique de la boîte collectrice IA.
Le passage du tube 13 dans l'ouverture 112 bordée du joint d'étanchéité 113 permet de comprimer radialement la paroi externe du tube 13 contre la paroi interne du joint d'étanchéité 113 de sorte à garantir l'étanchéité de la liaison tube 13/ boîte collectrice IA.
Autrement dit, le tube 13 est monté en précontrainte (ou serré) dans le joint d'étanchéité 113.
Les tubes 13 de l'échangeur thermique 1 présentent une pluralité de canaux juxtaposés de circulation du fluide caloporteur, les canaux du tube 13 étant séparés par des jambes de renfort qui assurent la tenue mécanique du tube 13 à la pression (c'est-à-dire qui minimisent la déformation du tube 13 sous la pression).
Les languettes 2 coopèrent avec des rainures 3 s'étendant sur les deux faces externes opposées du tube 13, à chaque extrémité des canaux internes du tube 13.
Les languettes 2 bloquent tout déplacement en translation des tubes 13 et permettent donc d'immobiliser le positionnement longitudinal des tubes 13 dans la chambre intérieure 1100 de la boîte collectrice IA.
Les rainures 3 sont situées dans la chambre intérieure 1100 cylindrique de la boîte collectrice IA une fois le tube 13 assemblé sur cette dernière.
On note que les languettes 2 peuvent être réalisées d'un seul tenant ou en plusieurs parties réparties longitudinalement dans la chambre intérieure 1100 de la boîte collectrice IA.
Ces languettes 40 peuvent être formées lors du moulage des éléments collecteurs 11 en plastique ou être formées par une pièce rapportée venant se fixer dans le volume intérieur de l'élément collecteur 11. Elles doivent être suffisamment souples pour se déformer lors de l'insertion de l'extrémité du tube 13 et suffisamment rigides pour assurer la tenue mécanique du tube 13 une fois celui-ci en place.
Ceci constitue une solution simple et fiable pour la tenue mécanique des tubes sur chacune des boîtes collectrices.
L'assemblage mécanique des tubes 13 sur la boîte collectrice IA, illustré en relation avec la figure 9, permet d'empêcher le glissement, sous l'effet de la mise sous pression du fluide caloporteur, des tubes 13 par rapport à l'ensemble constitué par le joint d'étanchéité 113 et la boîte collectrice IA.
En outre, un tel assemblage mécanique permet d'empêcher le déplacement des tubes 13 lors du montage et l'utilisation de l'échangeur thermique 1.
On comprend que chacune des boîtes collectrices de l'échangeur thermique comprend plusieurs fentes réparties sur sa longueur et revêtues chacune d'un joint d'étanchéité surmoulé, de sorte que chaque tube de l'échangeur thermique 1 soit associé à une fente et un joint d'étanchéité surmoulé.
Ceci permet d'assurer l'étanchéité de l'échangeur thermique 1 qui est assemblé mécaniquement, et non pas par brasage conformément à l'art antérieur.
D'autres solutions assurant ainsi la tenue mécanique en translation des tube par rapport aux boîtes collectrices de l'échangeurthermique peuvent bien sûr être mises en œuvre.
Ces solutions de retenue doivent permettre une tenue mécanique fiable des tubes sur les boîtes collectrices, notamment lorsqu'il s'agit de tubes extrudés, sous l'effet de la pression interne de l'échangeur thermique et des sollicitations mécaniques exercées durant l'assemblage de l'échangeur thermique, son montage et son utilisation dans le véhicule.
On note que les dimensions de chaque ouverture 112 correspondent à celles du tube 13 destiné à venir s'y insérer.
Par ailleurs, le profil extérieur et intérieur des tubes est typiquement oblong mais peut prendre une autre forme sous réserve que celle-ci soit techniquement réalisable par le procédé d'extrusion aluminium.
D'autres solutions de retenue des tubes 13 sur les éléments collecteurs des boîtes collectrices IA, IB peuvent être envisagées.
Les figures 7A et 7B sont des vues de détail de l'extrémité gauche évasée de l'élément collecteur 11 de la figure 3 montrant de façon détaillée les premiers moyens de raccord ou embout de type femelle 114A.
L'embout de type femelle 114A se présente sous la forme d'une tubulure de diamètre externe supérieur à celui de la paroi de l'élément collecteur 11.
Son diamètre intérieur est supérieur à celui de la chambre intérieure 1100 cylindrique de l'élément collecteur 11, et est dimensionné pour venir coiffer la partie mâle d'un autre élément collecteur notamment.
La paroi cylindrique de l'embout de type femelle 114A présente deux rainures 115 en forme de "L", diamétralement opposées et formant élément femelle.
Un joint d'étanchéité 116A torique, disposé au fond de l'embout de type femelle 114A formant portion évasée, a pour fonction de garantir l'étanchéité entre l'élément collecteur 11 et les pièces venant s'assembler en extrémité (autre élément collecteur, bouchon, pipe, connecteur).
Comme illustré sur la figure 6, les deuxièmes moyens de raccord ou embout de type mâle 114B situés à l'extrémité droite de l'élément collecteur 11 de la figure 3 se présentent sous la forme d'une tubulure de diamètre sensiblement égal à celui de la paroi de l'élément collecteur 11. L'extrémité comprend une tétine dont l'épaisseur matière de la tétine est optimisée afin de limiter la restriction de la section hydraulique et donc permet de limiter la perte de charge.
La paroi externe cylindrique de l'embout de type mâle 114B présente deux tenons 117 diamétralement opposés qui forment chacun un élément mâle dont la fonction est d'assurer le « baïonnettage » de la partie femelle qui vient dessus. La tétine présente une rainure 116B permettant au joint d'étanchéité 116A torique de l'embout de type femelle 114A de venir s'y loger.
Le nombre de rainures 115 en « L », supérieur ou égal à 1, est identique au nombre de tenons 117 de l'extrémité mâle destinée à venir se loger dans ladite partie femelle.
On comprend aisément que les tenons 117 de l'élément collecteur 11 sont adaptés pour venir s'engager dans les rainures 115 d'un autre élément collecteur 11 de même type, et que les rainures 115 de l'élément collecteur 11 sont destinées à recevoir chacune un tenon d'encore un autre l'élément collecteur de même type.
Les embouts mâles et femelles de l'accouplement baïonnette entre deux éléments collecteurs adjacents sont engagés ensemble dans un sens axial mais peuvent tourner l'un par rapport à l'autre.
Ainsi, pour assembler deux éléments collecteurs 11 bout à bout, il est nécessaire d'engager les tenons 117 d'un élément collecteur 11 dans les rainures 115 de l'autre élément collecteur 11 en rapprochant les deux éléments collecteurs 11, puis de les faire pivoter l'un par rapport à l'autre (il s'agit donc d'un assemblage à "baïonnette").
La figure 8 est une vue de détail montrant la partie mâle d'un premier élément collecteur logée dans la partie femelle d'un deuxième élément collecteur adjacent, et en particulier la coopération d'un tenon 117 de la partie mâle du premier élément collecteur avec une rainure 115 de la partie femelle du deuxième élément collecteur.
On note que chaque rainure 115 présente un bourrelet 115B formant restriction de passage et permettant le blocage en rotation du tenon 117 lorsque ce dernier est logé au fond de la rainure 115 correspondante.
On comprend que, du fait de la présence de ce bourrelet 115B, pour dégager le tenon 117 de la rainure 115, il est nécessaire d'appliquer une force de rotation supérieur à une valeur prédéterminée. La largeur des rainures 115 est localement inférieure à la largeur desdits tenons 117 au niveau du bourrelet 115B, de manière à ce qu'une fois les tenons 117 ayant passé cette restriction locale par déformation élastique, il soit difficile qu'ils s'échappent.
La mise en œuvre de bourrelets 115B supprime toute risque de séparation intempestive des éléments collecteurs réunis entre eux.
La baïonnette est ainsi fermée de façon fiable (figure 8).
On note que les éléments collecteurs sont conçus pour pouvoir recevoir à chacune de leurs extrémités différents composants de circuitage, tels que des bouchons (figure 5), conduits et connecteurs (figure 4).
De façon avantageuse, par assemblage bout à bout de plusieurs éléments collecteurs 11 par des moyens d'accouplement de type baïonnette portés par les éléments collecteurs 11 au niveau de leurs extrémités respectives, il est possible d'obtenir des boîtes collectrices de grande taille, et par conséquent, des échangeurs thermiques de grande taille.
Ainsi, les deux boîtes collectrices d'un échangeur thermique peuvent chacune être constituées d'un assemblage d'éléments collecteurs 11 solidarisés bout à bout par le biais des moyens d'accouplement 114A, 114B de type baïonnette.
Du fait que les boîtes collectrices IA, IB soient formées à partir d'un assemblage étanche au moyen de baïonnettes démontable de plusieurs éléments collecteurs placés bout à bout, la brasure n'est plus nécessaire.
Pour obtenir une boîte collectrice, il suffit emboîter les extrémités mâles dans les extrémités femelles correspondantes des éléments collecteurs mis bout à bout.
De façon avantageuse, chacun des éléments collecteurs 11 est en matière plastique, ce qui réduit les coûts de fabrication et permet d'obtenir aisément des formes très variées. La figure 4 est une vue en perspective d'un connecteur 20 qui comprend une partie femelle située à gauche dans laquelle est logé un joint d'étanchéité surmoulé (non visible) et une partie mâle à droite présentant deux tenons 207 (un seul tenon étant visible).
Un tel connecteur 20 comprend une canalisation interne permettant le passage de fluide caloporteur au travers du connecteur 20, de la gauche vers la droite, ou inversement.
La figure 5 est une vue en perspective d'un bouchon 30 de fermeture qui comprend une partie femelle située à gauche et une partie mâle à droite présentant deux tenons 307 (un seul tenon étant visible).
La partie femelle présente deux rainures 305 en "L" et un joint d'étanchéité interne surmoulé (non visible). Chaque rainure 300 présente un bourrelet 305B formant restriction de passage et permettant le blocage en rotation d'un tenon d'une partie mâle d'un autre élément.
La partie mâle présente une paroi d'obturation 306 empêchant l'écoulement de fluide caloporteur au travers du bouchon 30.
Comme souligné auparavant, un joint d'étanchéité 116A torique est rapporté au fond de la tubulure de l'embout femelle 114A de sorte à assurer l'étanchéité de la jonction entre l'embout femelle 114A d'un élément collecteur et l'embout mâle 114B d'un autre élément collecteur adjacent.
Selon une autre approche, le joint d'étanchéité 116 torique est surmoulé à l'intérieur de l'embout femelle 114A.
Ce joint d'étanchéité 116A torique est destiné à venir se loger dans une gorge ou rainure 116B, 216B, 316B circulaire périphérique ménagée à l'extrémité de l'embout mâle 114B de type mâle de l'élément collecteur 11 (figure 6) ou de l'embout mâle des composants de circuitage, tels que bouchons (figure 5), prolongateurs (figure 14), conduits et connecteurs (figure 4). Ceci permet de garantir l'étanchéité entre les éléments collecteurs assemblés bout à bout, et entre les collecteurs et les composants de circuitage.
Un échangeur thermique conforme à l'invention peut mettre en oeuvre des bouchons inter-collecteurs et des prolongateurs inter-collecteurs.
Les bouchons inter-collecteurs sont des bouchons disposés entre deux éléments collecteurs adjacents d'une boîte collectrice de l'échangeur thermique et obturant le passage de fluide entre ces derniers.
Les prolongateurs inter-collecteurs sont disposés entre deux éléments collecteurs adjacents d'une boîte collectrice de l'échangeur thermique et permettent le passage de fluide entre ces derniers (c'est-à-dire qu'ils relient fluidiquement deux éléments collecteurs).
Un prolongateur présente à ses extrémités un élément mâle et un élément femelle de raccordement respectivement.
Un échangeur thermique conforme à l'invention peut mettre en oeuvre un ou plusieurs bouchons d'extrémité.
Pour former un circuit fluidique « logique » pour refroidir des modules de batterie, un échangeur thermique conforme à linvention comprend :
- au moins deux connecteurs 20 (figure 4), situés aux extrémités d'au moins une des boîtes collectrices et destinés à assurer la liaison entre le circuit de refroidissement du véhicule et/ou un autre échangeur thermique situé autre part dans le véhicule. Les connecteurs 20 présentent à une de leurs extrémités un embout spécifique pour le raccord de tubulures à l'échangeur thermique, et à l'autre extrémité :
- soit un embout femelle destiné à venir coopérer avec la partie mâle d'un des éléments collecteurs, et dont les caractéristiques sont identiques à une partie femelle d'un élément collecteur,
- soit un embout mâle destiné à venir coopérer avec la partie femelle d'un des éléments collecteurs et dont les caractéristiques sont identiques à une partie mâle d'un élément collecteur ; - et éventuellement, un ou plusieurs bouchons et un ou plusieurs prolongateurs, placés aux extrémités d'au moins un des éléments collecteurs, les prolongateurs faisant la même longueur que les bouchons et servant à compenser l'absence de bouchon sur l'élément collecteur en vis-à-vis, les prolongateurs étant passant d'un point de vue fluidique. Les bouchons et prolongateurs présentent une partie femelle et une partie mâle dont les caractéristiques sont identiques aux parties femelles et mâles des éléments collecteurs, les bouchons et les prolongateurs pouvant se placer entre deux éléments collecteurs (on parle alors de "bouchons inter-collecteurs") ou au bout des éléments collecteurs (on parle dans ce cas de "bouchons d'extrémité"), les prolongateurs pouvant pareillement se placer entre deux éléments collecteurs (prolongateur inter-collecteurs) ou au bout des éléments collecteurs (prolongateur d'extrémité).
Quelque soit le mode de réalisation, le circuitage fluidique est réalisé de façon logique de manière à répondre au besoin de refroidissement des modules du véhicule.
Quelque soit le mode de réalisation, le nombre d'éléments collecteurs dans un échangeur thermique conforme à l'invention est toujours un nombre pair. Par ailleurs, les éléments collecteurs disposés en vis-à-vis au sein d'un échangeur thermique sont identiques en terme de nombre de tubes et de type de tubes.
Dans un mode de réalisation, les éléments collecteurs de l'échangeur thermique sont tous identiques (en termes de longueur, de nombre de tubes et de diamètre). On note que le nombre de tubes par élément collecteur et que le nombre d'éléments collecteurs formant les boîtes collectrices ne sont pas limités aux exemples illustrés.
Selon une mise en oeuvre particulière, les joints d'extrémités et/ou le joint d'étanchéité 113 de tube sont rapportés (pièces séparées) et non plus surmoulés à l'élément collecteur et/ou aux pièces de circuitage (bouchons, connecteurs, prolongateurs).
Par ailleurs, les éléments collecteurs constituant les boîtes collectrices peuvent présenter des longueurs différentes, sans limitation du nombre de longueurs différentes. Ceci est particulièrement avantageux lorsque le pas entre les modules n'est pas constant dans le pack battery (cas de la figure 1).
Les éléments collecteurs au sein d'une boîte collectrice peuvent présenter des types de tubes différents (largeur li, hauteur hi, profil intérieur pi, profil extérieur Pi, nombre de canaux ni, i variant de 1 à X, X étant un entier au moins égal à 2), sans limitation du nombre de types différents. Ceci est particulièrement avantageux lorsque certaines zones ou modules du pack battery nécessitent plus de puissance de refroidissement (cas de la figure 2).
Les éléments collecteurs constituant les boîtes collectrices peuvent présenter des types de tubes différents, sans limitation du nombre de types différents. Ceci est particulièrement avantageux lorsque certaines zones ou modules du pack battery nécessitent plus de puissance de refroidissement.
Le nombre de tubes par élément collecteur est différent d'un élément collecteur à un autre, sans limitation du nombre de types différents. Ceci est particulièrement avantageux lorsque certaines zones ou modules du pack battery nécessitent davantage de puissance de refroidissement. Les éléments collecteurs constituant les boîtes collectrices peuvent présenter des diamètres intérieurs et/ou extérieurs différents, sans limitation du nombre de diamètres internes ou externes différents. Ceci est particulièrement avantageux lorsque, dans le casing véhicule, des zones de passage sont plus étroites et nécessitent des collecteurs moins encombrants.
Les éléments collecteurs constituant les boîtes collectrices peuvent présenter des systèmes d'accroche différents entre les tubes et les éléments collecteurs, sans limitation du nombre de système d'accroches, pour des questions d'encombrement notamment.
Les tubes peuvent présenter des longueurs différentes, ce qui implique qu'entre les éléments collecteurs associés à ces tubes de longueurs différentes se trouvent des coudes présentant des extrémités mâles et femelles telles que décrites précédemment, de manière à réaliser un circuit fluidique fermé.
Les figures 10 à 14 illustrent différents circuits de circulation de fluide caloporteur au sein d'échangeurs thermiques conformes à l'invention dont l'assemblage se fait de manière originale au moyen de baïonnettes.
Dans chacun de ces exemples, l'échangeur thermique 1 comprend au moins une connexion fluidique d'entrée et au moins une connexion fluidique de sortie du fluide caloporteur agencées sur au moins une des deux boîtes collectrices IA, IB.
Les boîtes collectrices IA, IB et les tubes 13 de l'échangeur thermique 1 sont solidarisés ensemble mécaniquement et de manière étanche.
Sur la figure 10, le circuit est en "I" avec une entrée et une sortie de fluide caloporteur.
La connexion fluidique d'entrée est ici située à l'extrémité gauche de la boîte collectrice IA et la connexion fluidique de sortie est située à l'extrémité droite de la boîte collectrice IB. Ainsi, le fluide caloporteur est introduit dans la première boîte collectrice IA par la connexion fluidique d'entrée.
Le fluide circule dans la première boîte collectrice IA, puis dans les tubes 13 (dans le sens des flèches), et débouche dans la seconde boîte collectrice IB pour finalement être évacué par la connexion fluidique de sortie de la deuxième boîte collectrice IB. Des bouchons 30 sont disposés aux extrémités droite et gauche des boîtes collectrices IA, IB respectivement.
Sur la figure 11, le circuit est en "U" et présente une entrée et une sortie de fluide caloporteur. Des bouchons 30 sont disposés à l'extrémité droite de chacune des boîtes collectrices IA, IB.
Sur la figure 12, le circuit présente trois entrées et une sortie de fluide caloporteur.
Sur la figure 13, le circuit présente une entrée et trois sorties de fluide caloporteur.
Les configurations avec plusieurs entrées/sorties de fluide caloporteur peuvent nécessiter la présence d'orifices calibrés ("throttles" en anglais) dans certaines parties de l'échangeur thermique afin de pouvoir équilibrer les différents débits entre les sorties de fluide caloporteur. Ces orifices calibrés sont préférentiellement placés dans les connecteurs et/ou pipes pour des raisons de facilité de fabrication.
La figure 14 illustre un circuit "multipasses" mettant en œuvre des prolongateurs 40 pour compenser la présence d'un bouchon 30 disposé en vis-à- vis.
Au vu de ces différents exemples, on comprend qu'il est aisé de réaliser des circuits plus ou moins complexes, tels que des circuits avec deux entrées et deux sorties de fluide caloporteur, sans limitation du nombre de passes.
La figure 15 illustre un exemple d'échangeur thermique conforme à l'invention comprenant des tubes 13 de tailles différentes et des éléments collecteurs 11 de longueurs différentes. On note, en outre, que le nombre de tubes 13 par élément collecteur 11 est différent. Ce type d'échangeur thermique peut être utilisé pour refroidir à la fois des modules de batterie et des composants électroniques.
La figure 16 est une vue en perspective d'une boîte collectrice selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
La boîte collectrice 11 est une pièce monobloc tubulaire, entièrement en matière plastique, qui est réalisée par injection de matière plastique dans un unique moule.
Les tubes 13 de l'échangeur thermique présentent une pluralité de canaux juxtaposés de circulation du fluide caloporteur (visibles sur la figure 19).
Dans ce mode de réalisation, les canaux d'un tube 13 sont séparés par des jambes de renfort qui assurent la tenue mécanique du tube 13 à la pression (c'est- à-dire qui minimisent la déformation du tube sous la pression).
La paroi de réception 111 des tubes 13 comprend ici deux ouvertures de passage des tubes 13 prenant la forme d'une fente 112, les deux fentes 112 étant alignées et de forme oblongue complémentaire aux tubes 13.
Un joint d'étanchéité 113 est surmoulé sur la paroi des fentes 112 dans chacune desquelles est inséré un tube 13.
Le joint d'étanchéité 113 présente également une forme oblongue complémentaire aux tubes 13.
Le joint d'étanchéité 113 est avantageusement réalisé en un matériau élastiquement déformable, tel qu'un élastomère EPDM (pour "éthylène- propylène-diène monomère") ou EPR (pour "éthylène-propylène").
Les extrémités de la boîte collectrice 11 sont ouvertes et comprennent des moyens de raccord 114A, 114B de sorte à venir solidariser une autre portion de boîte collectrice dans le prolongement de la boîte collectrice 11 ou bien pour y loger un bouchon de fermeture de l'extrémité.
La figure 17 est vue de détail d'une des fentes 112 de la boîte collectrice 11 ménagée sur la paroi de réception 111. Comme souligné auparavant, un joint d'étanchéité 113 surmoulé s'étend sur la paroi périphérique de cette fente 112 oblongue.
Les deux extrémités longitudinales de la fente 112 et du joint d'étanchéité 113 s'étendent chacune à l'intérieur d'un plot 118 en forme de demi-cylindre porté par la paroi de réception 111.
Chaque plot 118 est traversé dans sa direction longitudinale par un trou 118A de passage d'une épingle 70 de retenue du tube correspondant (figure 18).
Par ailleurs, la paroi de réception 111 porte, de part et d'autre de la fente 112, quatre pattes ou languettes 119 de forme semi-circulaire d'accroche de l'épingle 70 par clipsage.
Dans une variante, l'épingle 70 est fixée sur la paroi de réception 111 par collage.
La figure 18 est vue de détail de la fente 112 de la figure 17 illustrant le montage de l'épingle 70 dans un plot 118 et son clipsage dans une patte 119.
Bien que ceci ne soit pas visible, l'épingle 70 de retenue traverse les deux plots 118 opposés, par le biais des trous 118A de passage, et vient s'encliqueter avec les deux pattes 119 supérieures.
Ainsi, au niveau de chaque fente 112 est montée une épingle 70 de retenue d'un tube 13.
Les portions 701 de l'épingle 70 situées en vis-à-vis des extrémités arrondies de la fente 112 viennent s'insérer ou s'encliqueter dans deux encoches ou logements ou renfoncement 131 ménagées sur la surface extérieure, au niveau des bords opposés arrondis, du tube 13, comme cela est visible sur la figure 19, bloquant ainsi la translation du tube 13 et retenant ce dernier sur la boîte collectrice 11.
Ces encoches 131 sont obtenues par déformation de la paroi des deux canaux d'extrémité du tube 13, sans pour autant obturer ces canaux 111 d'extrémité. La paroi de ces deux canaux d'extrémité peut présenter une surépaisseur, les encoches étant obtenues par enlèvement de matière, ce qui n'impacte pas le passage du fluide caloporteur dans ces canaux d'extrémité.
L'épingle 70 peut être en métal ou en plastique et applique une pression latérale sur les parois du tube 13, sans endommager ce dernier lors du montage ou au cours du fonctionnement de l'échangeur thermique.
Le tube 13 traverse la fente 112 recouverte du joint d'étanchéité 113 de sorte à déboucher dans la chambre intérieure 1100 cylindrique de la boîte collectrice 11.
Les encoches 131 sont situées à l'extérieure de la boîte collectrice 11 une fois le tube 13 assemblé sur cette dernière.
Le passage du tube 13 dans la fente 112 bordée du joint d'étanchéité 113 permet de comprimer radialement la paroi externe du tube 13 contre la paroi interne du joint d'étanchéité 113 de sorte à garantir l'étanchéité de la liaison tube 13/ boîte collectrice 11.
Autrement dit, le tube 13 est monté en précontrainte (ou serré) dans le joint d'étanchéité 113.
Cette butée de tube est une solution simple et fiable pour la tenue mécanique du tube sur la boîte collectrice.
La figure 20 présente encore une autre solution de retenue des tubes 13 sur la boîte collectrice 11 au moyen d'une plaque 50 métallique (en aluminium, par exemple) qui est rapportée et sertie sur la surface extérieure de la boîte collectrice 11.
Cette plaque 50 de retenue présente plusieurs collets 502 de forme oblongue venant se positionner en regard des fentes 112 garnies chacune d'un joint d'étanchéité 113 surmoulé.
Le joint d'étanchéité 113 est ici surmoulé sur la périphérie de la fente 112 et s'étend en partie entre la surface extérieure de la boîte collectrice 11 et la plaque 50, de sorte à optimiser l'étanchéité de l'assemblage mécanique des tubes 13 sur la boîte collectrice 11.
Une fois le tube 13 engagé dans le collet 502 et la fente 112 correspondante, une déformation 501 prenant la forme d'un poinçon est formée sur les deux bords arrondis de chaque collet 502 de la plaque 50 de retenue. Ce poinçonnage sur la paroi extérieure du collet 502 entraîne une légère déformation de la paroi intérieure du collet 502 et de la paroi extérieure du tube 13, de sorte à permettre la tenue mécanique du tube 13 et son blocage en translation par rapport à la boîte collectrice 11.
Les figures 21a et 21b présentent encore une autre solution de retenue des tubes 13 sur la boîte collectrice 11 au moyen d'une pièce 60 en plastique injecté rapportée.
On note que la section de la boîte collectrice 11 présente une forme en "oméga".
La pièce 60 de retenue est solidarisée à la boîte collectrice 11 par encliquetage, par exemple, et présente des fentes 602 adaptées au passage des tubes 13 et venant se positionner en regard des fentes 112 de la boîte collectrice 11.
Le joint d'étanchéité 113 surmoulé s'étend sur le pourtour des fentes 112 mais aussi en partie sur la surface extérieure de la boîte collectrice 11 de sorte à être pris en sandwich entre cette surface extérieure et la pièce 60 de retenue (on optimise ainsi l'étanchéité de l'assemblage mécanique des tubes 13 sur la boîte collectrice 11).
Au moins deux picots 601 souples (en plastique) sont portés par la paroi intérieure de chaque fente 602. Ces picots 601 permettent le passage d'un tube 13 et la tenue mécanique de ce dernier (c'est-à-dire son blocage en translation par rapport à la boîte collectrice 11. Chacun des tubes 13 présente des encoches ou renfoncements 131 locaux sur ses bords extérieurs arrondis dans lesquels viennent se loger les picots 601.
Au lieu de picots, il est possible de prévoir des nervures ou autres formes de retenue.
Les quatre solutions d'assemblage mécanique des tubes 13 sur la boîte collectrice 11, illustrées en relation avec les figures 18 à 21b, permettent d'empêcher le glissement, sous l'effet de la mise sous pression du fluide caloporteur, des tubes 13 par rapport à l'ensemble constitué par le joint d'étanchéité 113 et la boîte collectrice 11. Ces solutions ne sont que des exemples et l'on pourrait envisager d'autres solutions permettant un assemblage mécanique en accord avec l'invention.
En outre, un tel assemblage mécanique permet d'empêcher le déplacement des tubes 13 lors du montage et l'utilisation de l'échangeur thermique 1.
On comprend que chacune des boîtes collectrices de l'échangeur thermique comprend plusieurs fentes réparties sur sa longueur et revêtues chacune d'un joint d'étanchéité, de sorte que chaque tube de l'échangeur thermique 1 soit associé à une fente et un joint d'étanchéité.
Ceci permet d'assurer l'étanchéité de l'échangeur thermique 1 qui est assemblé mécaniquement, comme détaillé par la suite, et non pas par brasage conformément à l'art antérieur.
Procédé de fabrication de l'échangeur thermique
On décrit maintenant un exemple de procédé de fabrication d'un échangeur thermique conforme à l'invention.
Au cours d'une première étape, on obtient par injection plastique les éléments collecteurs 11 destinés à former les boîtes collectrices IA, IB de l'échangeur thermique 1. On procède ensuite au surmoulage des joints d'étanchéité dans les ouvertures 112 des éléments collecteurs 11, et éventuellement au surmoulage du joint d'étanchéité 116A torique dans le premier embout 114A de type femelle.
Dans une variante, ce joint d'étanchéité 116A torique est rapporté.
L'assemblage des éléments constituant l'échangeur thermique peut s'effectuer selon les étapes suivantes :
- assemblage des deux boîtes collectrices au moyen d'éléments collecteurs de plus petites longueurs, de bouchons inter-collecteurs (c'est-à-dire de bouchons disposés entre deux éléments collecteurs et obturant le passage de fluide entre ces derniers) et de prolongateurs inter-collecteurs (c'est-à-dire reliant deux éléments collecteurs),
- assemblage des bouchons d'extrémité, de prolongateurs d'extrémité et de connecteurs sur les deux boîtes collectrices ainsi assemblées,
- assemblage des tubes sur l'une des boîtes collectrices : l'extrémité d'un tube 13 est insérée ou emmanchée à force dans le joint d'étanchéité 113 surmoulé d'une des ouvertures 112 de sorte que l'extrémité du tube 13 traverse l'ouverture 112, et débouche dans la chambre intérieure cylindrique de la boîte collectrice IA en dépassant légèrement,
- assemblage des tubes sur l'autre des boîtes collectrices : les mêmes étapes sont mises en œuvre pour assembler les autres tubes 13 à la première boîte collectrice IA, et pour assembler l'autre extrémité des tubes 11 à la deuxième boîte collectrice IB.
Ces deux dernières étapes sont de préférence mises en œuvre simultanément des deux côtés des tubes 13.
Ainsi, l'assemblage mécanique de l'ensemble de l'échangeur thermique 1 est relativement aisé et permet d'obtenir un bon niveau d'étanchéité à l'intérieur des boîtes collectrices IA, IB où circule le fluide caloporteur. Il n'est donc pas nécessaire de recourir au brasage pour assurer la tenue mécanique à la pression et l'étanchéité de l'échangeur thermique selon l'invention, ce qui garantit la planéité de la surface plane des tubes 13.
Par conséquent, les échanges thermiques entre les tubes de l'échangeur thermique et les cellules de stockage d'énergie électrique (quand l'échangeur thermique est destiné à réguler thermiquement une ou des batteries) sont optimisés.
Autres aspects et variantes
On note que dans une application, l'échangeur thermique de l'invention peut être utilisé pour chauffer ou refroidir une ou plusieurs batteries selon les conditions et les besoins, de sorte à réguler leur température.
Un fluide caloporteur parcourant l'échangeur thermique peut dans ce cas absorber la chaleur émise par la ou les batteries afin de les refroidir ou, selon les besoins, il peut leur apporter de la chaleur si la température de la ou des batteries est insuffisante pour son/leur bon fonctionnement.
Selon les besoins, un tel échangeur thermique peut également être utilisé en tant que radiateur dans un véhicule.
Outre le fait que l'assemblage mécanique des composants d'un échangeur thermique conforme à l'invention permet de ne pas dégrader les propriétés mécaniques des tubes et d'améliorer la planéité des surfaces des tubes en contact avec les batteries (ou en regard des ces dernières), une telle approche présente d'autres avantages par rapport à un échangeur thermique de l'art antérieur assemblé par brasage.
L'approche de l'invention permet ainsi d'éviter la pollution interne par le flux résiduel de brasage qui réagit avec le liquide de refroidissement en dégradant ses propriétés anti-corrosion et de gélification, ce qui peut aboutir à une perte de performance thermique du refroidisseur (échangeur thermique) par bouchage des canaux des tubes. Les tubes sont de préférence en aluminium extrudé et leur largeur peut varier de 10 mm à 110 mm, leur hauteur pouvant varier de 2 mm à 5 mm, par exemple.
Les tubes peuvent présenter d'autres formes de section, comme une section circulaire ou ovale, par exemple.
Dans une variante de réalisation, les tubes multicanaux sont électro-soudés mais ne présentent pas dans ce cas de jambe de renfort entre les canaux.
Les connexions fluidiques d'entrée et de sortie du fluide caloporteur peuvent être disposées respectivement sur chacune des deux boîtes collectrices ou alors, sur la même boîte collectrice.
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titres d'exemples.
Notamment, le nombre de tenons et rainures des moyens de raccord mâle et femelle n'est pas limité à celui illustré sur les figures.

Claims

REVENDICATIONS
1. Echangeur thermique (1) comprenant un faisceau de tubes (13) de circulation d'un fluide caloporteur réunis à chacune de leurs extrémités respectives par une boîte collectrice (IA, IB),
caractérisé en ce que chacune des deux boîtes collectrices (IA, IB) est obtenue par solidarisation entre eux de plusieurs éléments collecteurs (11) par des moyens d'accouplement (114A, 114B) de type baïonnette portés par les éléments collecteurs (11) au niveau de leurs extrémités respectives, chacun des éléments collecteurs (11) comprenant au moins une ouverture (112) de passage d'une des extrémités d'au moins un desdits tubes (13).
2. Echangeur thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement (114A, 114B) de type baïonnette portés par chaque élément collecteur (11) comprennent un premier embout de type femelle (114A) et un deuxième embout de type mâle (114B) situés aux extrémités respectives dudit élément collecteur (11).
3. Echangeur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit premier embout de type femelle (114A) d'au moins un élément collecteur (11) comprend un joint d'étanchéité (116A) torique rapporté ou surmoulé destiné à venir se loger dans une gorge (116B) cylindrique du deuxième embout de type mâle (114B) d'un autre élément collecteur (11) adjacent.
4. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments collecteurs (11) desdites boîtes collectrices (IA, IB) sont en matière plastique.
5. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une première desdites boîtes collectrices (IA, IB) comprend au moins un bouchon (30) disposé entre deux éléments collecteurs (11) adjacents de sorte à empêcher la circulation de fluide entre lesdits deux éléments collecteurs (11) adjacents, la deuxième desdites boîtes collectrices (IA, IB) comprenant au moins un prolongateur (40) reliant fluidiquement deux éléments tubulaires adjacents, ledit au moins un prolongateur (40) étant disposé en regard dudit au moins un bouchon (30) et étant de longueur identique à ce dernier.
6. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments collecteurs (11) de chacune desdites boîtes collectrices (IA, IB) sont assemblés bout à bout.
7. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un connecteur d'entrée et un connecteur de sortie de fluide caloporteur disposés aux deux extrémités d'une même boîte collectrice (IA, IB) ou à une extrémité de chacune des boîtes collectrices (IA, IB).
8. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la surface périphérique de ladite au moins une ouverture (112) de passage dudit au moins un tube (13) d'un élément collecteur (11) est recouverte d'un joint d'étanchéité (113) surmoulé et destiné à venir en contact avec la surface extérieure dudit au moins un tube (13).
9. Echangeur thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité (113) surmoulé est un matériau élastiquement déformable, de préférence un élastomère EPDM ou EPR.
10. Procédé d'assemblage d'un échangeur thermique pour un véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par les opérations suivantes :
- obtention de deux boîtes collectrices (11, 12) par solidarisation entre eux d'éléments collecteurs (11) ;
- insertion dudit au moins un tube (13) dans ladite au moins une ouverture (112) d'une première boîte collectrice (IA) de sorte que l'extrémité du tube (13) traverse ladite au moins une ouverture (112), et débouche dans la chambre intérieure (1100) de la première boîte collectrice (IA) en dépassant légèrement,
- on répète l'étape précédente pour solidariser ledit au moins un tube (13) à la deuxième boîte collectrice (IB) dudit échangeur thermique (1).
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