WO2023066822A1 - Echangeur de chaleur pour véhicule automobile - Google Patents

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WO2023066822A1
WO2023066822A1 PCT/EP2022/078743 EP2022078743W WO2023066822A1 WO 2023066822 A1 WO2023066822 A1 WO 2023066822A1 EP 2022078743 W EP2022078743 W EP 2022078743W WO 2023066822 A1 WO2023066822 A1 WO 2023066822A1
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WO
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cylinder
heat exchanger
circuit
connecting member
collector
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Application number
PCT/EP2022/078743
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English (en)
Inventor
Christophe Denoual
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F28F9/0251—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors
    • F28F9/0253—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors with multiple channels, e.g. with combined inflow and outflow channels
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    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
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    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/027—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2230/00—Sealing means

Definitions

  • the present invention relates to the field of heat exchangers for motor vehicles. It finds a preferred, but not exclusive, application to heat exchangers used in the cooling of energy storage devices.
  • the present invention relates more particularly to plate heat exchangers delimiting circulation channels and which comprise a first circuit configured to convey a heat transfer liquid and a second circuit configured to convey a refrigerant fluid. More specifically, the present invention relates to such exchangers in which at least one of the circuits comprises at least two successive passes of fluid. The heat exchanger is then configured to implement a heat exchange between the heat transfer liquid and the refrigerant.
  • the term “pass” here means distinct portions of the same circuit of the heat exchanger, arranged in such a way that the refrigerant fluid and/or the heat transfer liquid circulates successively within them. According to a particular configuration, the passes of the circuit can be arranged in such a way that the refrigerant fluid and/or the heat transfer liquid circulates in at least two distinct directions of circulation within the different passes.
  • the circuit equipped with several passes also comprises a plurality of collectors allowing the entry or exit of the refrigerant fluid or of the heat transfer liquid to or from the channels, or the passage from one pass to another.
  • a plurality of collectors allowing the entry or exit of the refrigerant fluid or of the heat transfer liquid to or from the channels, or the passage from one pass to another.
  • it is then common practice to route the refrigerant fluid or the heat transfer liquid into one of the collectors of the circuit by crossing another collector, by means of a tube passing through the latter.
  • a tube makes it possible to route the fluid in question to one of the manifolds without said fluid circulating in said tube spreading into the manifold through which the tube passes.
  • the object of the present invention is therefore to solve the aforementioned problem by proposing a connecting member allowing the routing of a fluid towards a first collector by crossing a second collector, and which does not hinder the homogeneous circulation of the refrigerant fluid or heat transfer liquid downstream of said connecting member.
  • the invention therefore relates to a heat exchanger for a vehicle, comprising at least a first circuit intended to be traversed by a heat transfer liquid and a second circuit intended to be traversed by a refrigerant fluid, the heat exchanger comprising a plurality of plates forming a body of the heat exchanger and defining at least first circulation channels for the heat transfer liquid of the first circuit and second circulation channels for the refrigerant fluid of the second circuit, the first circuit and/or the second circuit comprising at least an inlet and an outlet respectively for the heat transfer liquid and the coolant, at least one of the circuits comprises at least a first collector and a second collector formed by openings in the plates and connected to the channels of the circuit concerned, heat exchanger being characterized in that it comprises at least one connecting member which fluidically connects the first manifold with at least one of the outlets of the circuit concerned, the connecting member comprising at least a first cylinder and a second cylinder nested one inside the other and which extends at least through the openings which participate in delimiting
  • the heat exchanger according to the invention can be used within a heat treatment system of a vehicle in order to cool the cells of an electric battery.
  • This heat exchanger can also be used to cool and/or heat other components located in a motor vehicle.
  • Such a heat exchanger then allows an exchange of calories between the heat transfer liquid circulating in the first circuit and the refrigerant fluid circulating in the second circuit, the exchange of calories taking place mainly between the channels delimited by the plates of the body of the heat exchanger.
  • connection member in that it makes it possible to fluidically connect at least one of the mouths with the first collector, by crossing the openings which participate in delimiting the second collector, while preserving a homogeneous circulation of the heat transfer liquid and coolant within the pass which is supplied by the second manifold.
  • the second manifold is at least partly delimited by the first cylinder and the second cylinder of the connecting member.
  • the connecting member delimits an internal volume of the connecting member and the second collector delimits a circulation volume disposed around the connecting member, the internal volume and the circulating volume being fluidly distinct from each other.
  • the collector in which the connecting member extends at least in part has a first section taken in a main plane of one of the plates of the body of the heat exchanger and the member connecting has a second section taken in the main plane of said body plate, the first section being strictly greater than the second section.
  • the nesting of at least the first cylinder in the second cylinder forms at least one overlap zone at the level of which the first cylinder and the second cylinder are in contact with each other, the overlap zone extending over a distance at least greater than 2 mm along a direction of main elongation of the connecting member.
  • the first cylinder and the second cylinder are welded to each other at the level of the overlap zone.
  • the connecting member comprises a first orifice and a second orifice, the first orifice being in a common plane with the mouth and the second orifice being in a common plane with a main plane of extension d a partition plate which separates the first manifold from the second manifold.
  • connecting member which extends in the body of the heat exchanger ends in the main plane of extension of the partition plate.
  • At least one of the cylinders of the connecting member is integral with one of the plates of the body of the heat exchanger.
  • At least one of the cylinders is integral with the partition plate.
  • at least one of the cylinders is monobloc with an end plate which terminates the stack of plates constituting the body.
  • At least one of the cylinders comprises a cylindrical portion at the end of which a collar is formed.
  • the collar has a curved profile in at least one plane perpendicular to a main plane of extension of one of the body plates.
  • the connecting member comprises at least a third cylinder fitted into the first cylinder and the second cylinder. It is then understood that in such a configuration of the connecting member, the latter has at least two overlapping zones, including one between the first cylinder and the third cylinder and another between the second cylinder and the third cylinder.
  • the body comprises a plate where the opening is bordered by a collar which delimits an annular cavity, the collar of a cylinder being placed in said annular cavity.
  • the collar therefore does not protrude from the plate and thus does not interfere with the welding of another component.
  • the first cylinder has a diameter outside and the second cylinder has an inside diameter strictly greater than the outside diameter of the first cylinder.
  • each of the first circuit and of the second circuit comprises at least one inlet mouth and one outlet mouth respectively for the heat transfer liquid and the coolant fluid, the at least one connecting member fluidically connecting at least one of the inlet mouths or one of the outlet mouths of the circuit with the first collector of said circuit.
  • At least one of the plates comprises at least one flow disruptor.
  • the flow disturber increases the movements, in particular separations of boundary layers, of the refrigerant fluid and/or of the heat transfer liquid in their respective channels, making it possible to increase the heat exchanges between the latter.
  • the invention also relates to a heat treatment system for a vehicle comprising at least one heat exchanger according to any one of the preceding characteristics.
  • FIG i is a general perspective view of an embodiment of a heat treatment system comprising at least one heat exchanger according to the invention
  • FIG 2 is a schematic sectional view along a vertical and longitudinal plane of the heat exchanger of Figure i showing a connecting member according to the invention
  • FIG 3 is a close-up sectional view along a vertical and longitudinal plane of the connecting member of Figure 2 according to a first embodiment of the invention
  • FIG 4 is a close-up sectional view along a vertical and longitudinal plane of the connecting member of Figure 2 according to a second embodiment of the invention.
  • Figure i illustrates a heat exchanger i included within a heat treatment system 2 of a vehicle according to the invention, used in particular to cool the cells of an electric battery used to set said vehicle in motion.
  • This heat exchanger i can also be used to cool and/or heat other components in the motor vehicle.
  • Such a heat exchanger i then allows an exchange of calories between a heat transfer liquid, for example glycol water, and a refrigerant fluid, the latter cooling or heating the heat transfer liquid.
  • the heat exchanger i comprises at least a plurality of plates 4, superimposed on each other along a stacking direction E, parallel to a vertical axis V of the heat exchanger 1, said plates 4 forming a body 6 of heat exchanger 1.
  • each of the plates 4 comprises a bottom 8 surrounded by a raised edge 10.
  • the bottom 8 of each of the plates 4 extends in particular in a main plane of extension P parallel to each other. others. It is understood in particular that each of the plates 4 has the shape of a bathtub.
  • the bottom 8 and the raised edge 10 of each of the plates 4 comprises a first surface 11a and a second surface 11b opposite each other along the stacking direction E of the plates.
  • each of the first surface 11a and of the second surface 11b of each of the plates 4 of the body 6 of the heat exchanger 1 is intended to be licked by the heat transfer liquid or the refrigerant fluid.
  • the body 6 of the heat exchanger 1 also comprises a first end plate 14a and a second end plate 14b which delimit the body 6 along the stacking direction E of the plates 4.
  • the heat exchanger 1 according to the example of Figure 1 comprises at least a first circuit 16 intended to be traversed by the coolant liquid and a second circuit 18 intended to be traversed by the refrigerant fluid.
  • the superposition of the plates 4 of the body 6 of the heat exchanger 1 as described previously forms first channels 12a for the circulation of heat transfer liquid and second channels 12b for the circulation of refrigerant fluid, particularly visible in FIG. 2.
  • two adjacent plates 4 and in particular the first surface 11a of a plate 4 and the second surface 11b of an adjacent plate 4 delimit a first channel 12a or a second channel 12b.
  • each of the first channels 12a is arranged alternately with one of the second channels 12b such that a first channel 12a is arranged between two second channels 12b and vice versa. It is also understood that all of the first channels 12a are fluidly isolated from all of the second channels 12b.
  • At least one plate 4 of the body 6 comprises a flow disruptor 20 formed on its bottom 8 and intended to accelerate the heat exchanges between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid.
  • the flow disruptor 20 thus optimizes the heat exchanges between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid.
  • each of the plates 4 of the body 6 of the heat exchanger 1 comprises flow disruptors 20, the latter being produced by a deformation of the bottom 8 constituting the plate 4 or by adding a disturbance plate within the channel delimited by two adjacent plates.
  • each of the circuits 16, 18 also comprises at least a first collector 24 and a second collector 26, formed by openings 22 in the plates 4 and connected to the channels 12 of the circuit 16, 18 concerned.
  • the second refrigerant circuit 18 comprises the first manifold 24, the second manifold 26 and a third manifold 29, fluidly connected to each other by at least one pass 27.
  • Each of the manifolds 24, 26, 29 is then formed by openings 22 of the plates 4.
  • the second collector 26 of the second circuit 18 is arranged fluidically between the first collector 24 and the third collector 29 of the second circuit 18.
  • the second collector 26 is delimited by openings 22 formed in the plates 4, distinct from the openings 22 delimiting the first and third collectors 24, 29. It is understood that such a second collector 26 separates two passes 27 of circulation of refrigerant fluid within the second circuit 18.
  • the second circuit 18 comprises the second collector 26 and a fourth collector 31 arranged fluidically between the first collector 24 and the third collector 29.
  • collectors 24, 26, 29, 31 of the second circuit 18 are fluidly connected to each other by a first pass 27a which extends between the first manifold 24 and the fourth manifold 31, a second pass 27b which extends between the fourth manifold 31 and the second manifold 26 and a third pass 27c which extends between the second manifold 26 and the third manifold 29.
  • Each of the passes 27a, 27b, 27c listed above consists of several channels of the same circuit, here of the second circuit 18.
  • first pass 27a, the second pass 27b and the third pass 27c are distinct from each other.
  • coolant circulates within the various passes 27 of the second channels 12b, following at least two distinct directions of circulation taken along the longitudinal direction L of the body 6 of the heat exchanger 1. More particularly, the refrigerant fluid circulates in the first pass 27a in a first direction Si of circulation, then in the second pass 27b in a second direction S2 of circulation, opposite to the first direction Si of circulation, and finally in the third pass 27c in the first direction Si traffic.
  • the second collector 26 and the first collector 24 are delimited by openings 22 in plates 4 of the body 6 distinct from each other but each having their axis of revolution aligned along the same line V.
  • a partition plate 40 that is to say a plate of the body 6 not comprising an opening aligned with the openings 22 which delimit the second collector 26 and the first collector 24, that is to say in next to the openings 22 forming these collectors, makes it possible to fluidically separate the latter, as well as the two passes 27a, 27b which are on either side of this partition plate 40.
  • the second manifold 26 is then arranged vertically between a first inlet 30a of the refrigerant fluid, formed through the first end plate 14a, and the first manifold 24, being fluidly separated from the latter by the partition plate 40. It is further understood that the first inlet mouth 30a allows fluid communication between the first manifold 24 and an inlet conduit 34a for the refrigerant fluid in the body 6 of the heat exchanger 1.
  • the heat exchanger 1 comprises at least one connecting member 42, particularly visible in FIG. 3, which comprises at least one first cylinder 44a and a second cylinder 44b, nested one inside the other and which extend at least through the openings 22 which participate in delimiting the second manifold 26.
  • the second collector 26 is at least partly delimited by the openings 22 of the plates 4 concerned and by an outer face 46 of the first cylinder 44a and of the second cylinder 44b.
  • the connecting member 42 delimits an internal volume VI
  • the second manifold 26 delimits a circulation volume VC, the internal volume VI and the circulation volume VC being fluidically distinct from each other.
  • At least one of the cylinders 44a, 44b of the connecting member 42 is integral with one of the plates 4 of the body 6 of the heat exchanger 1. More precisely and following the example of the invention illustrated, the first cylinder 44a is in one piece with one of the plates 4 of the body 6, adjacent to the first end plate 14a of said body 6. Furthermore, the second cylinder 44b is integral with the partition plate 40 fluidically separating the second manifold 26 and the first manifold 24. Thus, each of the first cylinder 44a and the second cylinder 44b comprises a cylindrical portion 48 at the end of which is formed a collar 50.
  • each of the collars 50 has a curved profile seen in a longitudinal L and vertical V sectional plane of the heat exchanger 1.
  • the connecting member 42 comprises a first orifice 52 and a second orifice 54 formed respectively at the level of the collar 50 of the first cylinder 44a and at the level of the collar 50 of the second cylinder 44b. More precisely, the first orifice 52 extends in a common plane with the first inlet 30a of the refrigerant fluid and the second orifice 54 extends in a common plane with the main extension plane of the partition 40 which separates the first pass 27a from the second pass 27b.
  • the first cylinder 44a has an outer diameter DE and the second cylinder 44b has an inner diameter DI strictly greater than the outer diameter DE of the first cylinder 44a. It will then be understood that during assembly of the body 6 of the heat exchanger 1, the first cylinder 44a and the second cylinder 44b of the connecting member 42 are capable of sliding one inside the other, one step, by example of brazing, more generally of welding, fixing the position of the first cylinder 44a nested in the second cylinder 44b.
  • the fitting of the first cylinder 44a in the second cylinder 44b forms at least one overlap zone 56 at the level of which the first cylinder 44a and the second cylinder 44b are in contact with one another.
  • the overlap zone 56 extends over a distance at least greater than 2 mm along a direction of main elongation of the connecting member 42, here a direction parallel to the vertical direction V.
  • the overlap zone 56 may have variable dimensions depending on the number of plates 4 making up the body 6 of the heat exchanger 1, as long as the latter extends over the minimum distance of 2 mm .
  • at least the first cylinder 44a and the second cylinder 44b are capable of sliding one inside the other so as to adapt to the number of plates 4 composing said body 6. It is then understood that the more the number of plates 4 composing the body 6 increases, the more the distance of the overlap zone 56 will decrease while remaining greater than XX mm. It results from this aspect an important advantage of the invention which resides in a standardization of the plates which carry the cylinders. Indeed, the same plate provided with a cylinder can thus be used for heat exchangers having a number of plates which varies.
  • FIG. 4 A second embodiment of the connecting member 42 will now be described in relation to FIG. 4. It should then be considered that only the distinct characteristics with the first embodiment will be described. For common characteristics, reference should be made to figures 1 to 3.
  • the connecting member 42 comprises at least a third cylinder 44c nested in the first cylinder 44a and the second cylinder 44b.
  • the first cylinder 44a and the second cylinder 44b have an inside diameter DI that is identical, or substantially identical, to one another and the third cylinder 44c has an outside diameter DE that is strictly less than said inside diameters DI .
  • the connecting member 42 has two overlapping zones, namely a first overlap zone 56a where the first cylinder 44a and the third cylinder 44c are in contact with each other and a second overlap zone 56b where the second cylinder 44b and the third cylinder 44c are in contact with one another the other.
  • the plate 4 adjacent to the first end plate 14b has at its opening 22 a collar 58 which delimits an annular cavity 60.
  • the first cylinder 44a extends the flange 58, so that the latter is interposed between the bottom 8 of the plate 4 concerned and the first cylinder 44a.
  • the bottom 8, the collar 58 and the first cylinder 44a are one-piece and made from material from the same plate 4.
  • the annular cavity 60 delimited by the collar 58 forms a recess which extends in the main plane of extension of the bottom 8 of the plate 4 which includes said collar 58.
  • the third cylinder 44c also comprises at least the cylindrical portion 48 at the end of which is provided the collar 50 as mentioned above.
  • the collar 50 of the third cylinder 44c is placed in the annular cavity 60 formed by the collar 58 of the plate 4 adjacent to the first end plate 14a. It is understood that such positioning of the collar 50 of the third cylinder 44c in the annular cavity 60 allows said collar 50 to be included in the main plane of extension of the bottom 8 of the plate 4 adjacent to the first end plate 14a , allowing the latter to be positioned bearing against said plate 4 and against a free end of the collar 50 of the third cylinder 44c. In other words, at least the free end of the collar 50 of the third cylinder 44c is between the first end plate 14a and the flange 58, so as to increase the seal between the connecting member 42 and the second manifold 26.
  • the fourth collector 31 and the third collector 29 are formed by openings 22, formed in separate plates 4 of the body 6, which each have their opening axis of revolution aligned along a same vertical line V.
  • the partition plate 40 separating the second collector 26 and the first collector 24 and separating the first pass 27a of the second pass 27b is hereinafter called first partition plate 40a.
  • a second partition plate 40b separate from the first partition plate 40a fluidically separates the fourth manifold 31 and the third manifold 29 and also separates the second pass 27b from the third pass 27c.
  • the third manifold 29 is then arranged vertically between a first outlet mouth 32a of the refrigerant fluid, formed through the first end plate 14a, and the fourth manifold 31, being fluidly separated from the latter by the second partition plate. 40b.
  • first outlet mouth 32a allows fluid communication between the third manifold 29 and an outlet duct 36a of the refrigerant fluid from the body 6 of the heat exchanger 1.
  • the duct inlet 34a and outlet duct 36a are formed in a common block placed against the first end plate 14a.
  • At least one plate 4 of the body 6 of the heat exchanger 1 comprises a ring 62, forming a collar, formed on its bottom 8 and on the periphery of the openings 22 delimiting the collectors of one of the circuits 16, 18.
  • Ring 62 corresponds in particular to a portion of bottom 8 arranged on the periphery of openings 22 of plates 4 and which extends in a plane vertically offset from a main plane of extension of bottom 8 of said plate 4 , so that the ring 62 is in contact with the bottom 8 of the plate 4 immediately adjacent.
  • each of the plates 4 of the body 6 of the heat exchanger 1 comprises at least one crown 62 formed on the periphery of the openings 22 delimiting the collectors of the first circuit 16 or at least one crown 62 formed in periphery of the openings 22 delimiting the collectors of the second circuit 18, the distribution of the plates 4 being alternated with each other, in the vertical direction V, depending on the position of the crowns on the plates 4.
  • This allows the fluidic separation between the first channels 12a and second channels 12b while ensuring fluid communication between passes 27 and collectors 24, 26, 29, 31 of a circuit 16, 18 only with the channels 12 of the circuit 16, 18 concerned.
  • the refrigerant fluid in the body 6 of the heat exchanger 1, the refrigerant fluid enters the body 6 through the inlet duct 34a, then borrows the internal volume VI of the liaison body 42 and is distributed in the first manifold 24, the refrigerant fluid subsequently circulating in the first pass 27a as far as the fourth manifold 31.
  • the refrigerant fluid then circulates in the second pass 27b fluidly connected to the second manifold 26, the latter distributing the fluid refrigerant in the third pass 27c. After having circulated in this third pass 27c, the refrigerant fluid reaches the third manifold 29, the refrigerant fluid leaving the body 6 through the outlet duct 36a.
  • the first circuit 16 comprises at least the first collector 24 and the second collector, here not visible, previously described.
  • the first circuit 16 comprises the first manifold 24 fluidically connected to a second inlet 30b of the coolant liquid in the body 6 of the heat exchanger and the second manifold 26 is fluidically connected to a second outlet mouth 32b for the heat transfer liquid from the body 6.
  • the first heat transfer liquid circuit 16 comprises a single pass between its first collector 24 and its second collector.
  • the second inlet mouth 30b makes it possible to fluidically connect the first manifold 24 of the first circuit 16 to an inlet pipe 34b and that the second outlet mouth 32b makes it possible to fluidically connect the second collector of the second circuit 16 to an outlet pipe 36b.
  • the connecting member makes it possible to route the refrigerant fluid from the inlet conduit to a collector, here the first collector, by crossing another collector , here the second collector, without such a crossing having a negative effect on the homogeneity of the refrigerant fluid entering the second channels of the first pass 27a. This optimizes the exchange of calories between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid within the body of the heat exchanger.
  • connecting member due to its modular nature which can be adapted to heat exchangers having bodies with a different number of plates as long as these make it possible to obtain at least one adequate covering zone of the connecting member.

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Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur (1) pour un véhicule, comprenant au moins un premier circuit (16) destiné à être parcouru par un liquide caloporteur et un deuxième circuit (18) destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant, l'échangeur de chaleur (1) comprenant au moins une bouche d'entrée (30a, 30b) et une bouche de sortie (32a, 32b) respectivement du liquide caloporteur et du fluide réfrigérant, au moins un des circuits (16, 18) comprend au moins un premier collecteur (24) et un deuxième collecteur (26) formés par des ouvertures (22) dans les plaques et reliés aux canaux du circuit (16, 18) concerné, l'échangeur de chaleur (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un organe de liaison (42) qui relie fluidiquement le premier collecteur (24) avec au moins une des bouches (30, 32) du circuit (16, 18) concerné.

Description

DESCRIPTION
Titre ■ Echangeur de chaleur pour véhicule automobile
La présente invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles. Elle trouve une application privilégiée, mais non exclusive, aux échangeurs de chaleur utilisés dans le refroidissement de dispositif de stockage d’énergie.
La présente invention concerne plus particulièrement les échangeurs de chaleur à plaques délimitant des canaux de circulation et qui comprennent un premier circuit configuré pour acheminer un liquide caloporteur et un deuxième circuit configuré pour acheminer un fluide réfrigérant. Plus précisément, la présente invention concerne de tels échangeurs dans lesquels au moins un des circuits comprend au moins deux passes successives de fluide. L’échangeur de chaleur est alors configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant. On entend ici par "passe" des portions distinctes d’un même circuit de l'échangeur de chaleur, disposées de telle sorte que le fluide réfrigérant et/ ou le liquide caloporteur circule successivement en leur sein. Selon une configuration particulière, les passes du circuit peuvent être agencées de telle manière que le fluide réfrigérant et/ ou le liquide caloporteur circule suivant au moins deux sens de circulation distincts au sein des différentes passes.
Dans de tels échangeurs, le circuit équipé de plusieurs passes comprend également une pluralité de collecteurs permettant l’entrée ou la sortie du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur vers ou depuis les canaux, soit le passage d’une passe à une autre. Dans ces échangeurs de chaleur, il est alors courant d’acheminer le fluide réfrigérant ou le liquide caloporteur dans un des collecteurs du circuit en traversant un autre collecteur, au moyen d’un tube traversant ce dernier. Un tel tube permet d’acheminer le fluide en question vers un des collecteurs sans que ledit fluide circulant dans ledit tube ne se répande dans le collecteur traversé par le tube.
Ainsi, afin d’assurer l’étanchéité entre le tube et le collecteur qu’il traverse, il est habituel que ledit tube dépasse et s’étende dans le collecteur que le tube alimente. Un problème d’un tel montage du tube est notamment que la portion du tube qui s’étend dans le collecteur perturbe l’alimentation des canaux qui sont raccordés au collecteur alimenté par le tube.
Le but de la présente invention est donc de résoudre le problème susmentionné en proposant un organe de liaison permettant l’acheminement d’un fluide vers un premier collecteur en traversant un deuxième collecteur, et qui n’entrave pas la circulation homogène du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur en aval dudit organe de liaison.
L’invention porte donc sur un échangeur de chaleur pour un véhicule, comprenant au moins un premier circuit destiné à être parcouru par un liquide caloporteur et un deuxième circuit destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant, l’échangeur de chaleur comprenant une pluralité de plaques formant un corps de l’échangeur de chaleur et définissant au moins des premiers canaux de circulation du liquide caloporteur du premier circuit et des deuxièmes canaux de circulation du fluide réfrigérant du deuxième circuit, le premier circuit et/ou le deuxième circuit comprenant au moins une bouche d’entrée et une bouche de sortie respectivement du liquide caloporteur et du fluide réfrigérant, au moins un des circuits comprend au moins un premier collecteur et un deuxième collecteur formés par des ouvertures dans les plaques et reliés aux canaux du circuit concerné, l’échangeur de chaleur étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins un organe de liaison qui relie fluidiquement le premier collecteur avec au moins une des bouches du circuit concerné, l’organe de liaison comprenant au moins un premier cylindre et un deuxième cylindre emboités l’un dans l’autre et qui s’étend au moins au travers des ouvertures qui participent à délimiter le deuxième collecteur.
L’échangeur de chaleur selon l’invention peut être utilisé au sein d’un système de traitement thermique d’un véhicule afin de refroidir des cellules d’une batterie électrique. Cet échangeur de chaleur peut également être employé pour refroidir et/ou réchauffer d’autres composants se trouvant dans un véhicule automobile. Un tel échangeur de chaleur permet alors un échange de calories entre le liquide caloporteur circulant dans le premier circuit et le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième circuit, l’échange de calories s’effectuant principalement entre les canaux délimités par les plaques du corps de l’échangeur de chaleur.
On tire avantage de l’organe de liaison en ce qu’il permet de relier fluidiquement au moins une des bouches avec le premier collecteur, en traversant les ouvertures qui participent à délimiter le deuxième collecteur, tout en préservant une circulation homogène du liquide caloporteur et du fluide réfrigérant au sein de la passe qui est alimentée par le deuxième collecteur.
Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième collecteur est au moins en partie délimité par le premier cylindre et le deuxième cylindre de l’organe de liaison.
Selon une caractéristique de l’invention, l’organe de liaison délimite un volume interne de l’organe de liaison et le deuxième collecteur délimite un volume de circulation disposé autour de l’organe de liaison, le volume interne et le volume de circulation étant fluidiquement distincts l’un de l’autre.
Selon une caractéristique de l’invention, le collecteur dans lequel s’étend au moins en partie l’organe de liaison présente une première section prise dans un plan principal d’une des plaques du corps de l’échangeur de chaleur et l’organe de liaison présente une deuxième section prise dans le plan principal de ladite plaque du corps, la première section étant strictement supérieure à la deuxième section.
Selon une caractéristique de l’invention, l’emboitement au moins du premier cylindre dans le deuxième cylindre forme au moins une zone de recouvrement au niveau de laquelle le premier cylindre et le deuxième cylindre sont en contact l’un de l’autre, la zone de recouvrement s’étendant sur une distance au moins supérieure à 2 mm suivant une direction d’allongement principal de l’organe de liaison.
On comprend qu’une telle distance au moins supérieure à 2 mm de la zone de recouvrement permet d’une part d’assurer l’alignement du premier cylindre par rapport au deuxième cylindre lors de leur coulissement l’un dans l’autre et permet d’autre part d’obtenir une étanchéité et une solidarisation fiable des deux cylindres à l’issu de leur soudage l’un à l’autre. Selon une caractéristique de l’invention, le premier cylindre et le deuxième cylindre sont soudés l’un à l’autre au niveau de la zone de recouvrement.
Selon une caractéristique de l’invention, l’organe de liaison comprend un premier orifice et un deuxième orifice, le premier orifice étant dans un plan commun avec la bouche et le deuxième orifice étant dans un plan commun avec un plan principal d’extension d’une plaque de partition qui sépare le premier collecteur du deuxième collecteur.
On comprend que l’organe de liaison qui s’étend dans le corps de l’échangeur de chaleur prend fin dans le plan principal d’extension de la plaque de partition.
Selon une caractéristique de l’invention, au moins un des cylindres de l’organe de liaison est monobloc avec une des plaques du corps de l’échangeur de chaleur.
Selon un exemple de l’invention, au moins un des cylindres est monobloc avec la plaque de partition. Alternativement, au moins un des cylindres est monobloc avec une plaque d’extrémité qui termine l’empilement de plaques constitutif du corps.
Selon une caractéristique de l’invention, au moins un des cylindres comprend une portion cylindrique au bout de laquelle est ménagée un collet. Le collet présente un profil incurvé dans au moins un plan perpendiculaire à un plan principal d’extension d’une des plaques du corps.
Selon une caractéristique de l’invention, l’organe de liaison comprend au moins un troisième cylindre emboité dans le premier cylindre et le deuxième cylindre. On comprend alors que dans une telle configuration de l’organe de liaison, celui-ci présente au moins deux zones de recouvrement, dont une entre le premier cylindre et le troisième cylindre et une autre entre le deuxième cylindre et le troisième cylindre.
Selon une caractéristique de l’invention, le corps comprend une plaque où l’ouverture est bordée par une collerette qui délimite une cavité annulaire, le collet d’un cylindre étant disposé dans ladite cavité annulaire. Le collet ne dépasse donc pas de la plaque et ne gêne ainsi pas le soudage d’un autre composant.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier cylindre présente un diamètre extérieur et le deuxième cylindre présente un diamètre intérieur strictement supérieur au diamètre extérieur du premier cylindre.
Selon une caractéristique de l’invention, chacun du premier circuit et du deuxième circuit comprend au moins une bouche d’entrée et une bouche de sortie respectivement du liquide caloporteur et du fluide réfrigérant, l’au moins un organe de liaison raccordant fluidiquement au moins une des bouches d’entrée ou une des bouches de sortie du circuit avec le premier collecteur dudit circuit.
Selon une caractéristique de l’invention, au moins une des plaques comprend au moins un perturbateur d’écoulement. Le perturbateur d’écoulement augmente les mouvements, notamment des décollements de couches limites, du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur dans leurs canaux respectifs, permettant d’augmenter les échanges thermiques entre ces derniers.
L’invention porte également sur un système de traitement thermique pour un véhicule comprenant au moins un échangeur de chaleur selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
[Fig i] est une vue générale en perspective d'un exemple de réalisation d'un système de traitement thermique comprenant au moins un échangeur de chaleur selon l'invention ;
[Fig 2] est une vue schématique en coupe selon un plan vertical et longitudinal de l’échangeur de chaleur de la figure i montrant un organe de liaison selon l’invention ;
[Fig 3] est une vue rapprochée en coupe selon un plan vertical et longitudinal de l’organe de liaison de la figure 2 selon un premier exemple de réalisation de l'invention ;
[Fig 4] est une vue rapprochée en coupe selon un plan vertical et longitudinal de l’organe de liaison de la figure 2 selon un deuxième exemple de réalisation de l’invention.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, ces figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que ces figures n’exposent que quelques exemples de réalisation de l’invention.
La figure i illustre un échangeur de chaleur i compris au sein d’un système de traitement thermique 2 d’un véhicule selon l’invention, utilisé notamment pour refroidir des cellules d’une batterie électrique utilisée pour mettre en mouvement ledit véhicule. Cet échangeur de chaleur i peut également être employé pour refroidir et/ ou chauffer d’autres composants se trouvant dans le véhicule automobile. Un tel échangeur de chaleur i permet alors un échange de calories entre un liquide caloporteur, par exemple de l’eau glycolée, et un fluide réfrigérant, ce dernier assurant le refroidissement ou le chauffage du liquide caloporteur.
L’échangeur de chaleur i comprend au moins une pluralité de plaques 4, superposées les unes aux autres le long d’une direction d’empilement E, parallèle à un axe vertical V de l’échangeur de chaleur 1, lesdites plaques 4 formant un corps 6 de l’échangeur de chaleur 1.
Selon l’exemple illustré à la figure 2, chacune des plaques 4 comprend un fond 8 entouré d’un bord relevé 10. Le fond 8 de chacune des plaques 4 s’étend notamment dans un plan principal d’extension P parallèles les uns des autres. On comprend notamment que chacune des plaques 4 présente une forme de baignoire. Par ailleurs, le fond 8 et le bord relevé 10 de chacune des plaques 4 comprend une première surface 11a et une deuxième surface 11b opposée l’une de l’autre suivant la direction d’empilement E des plaques.
Ainsi, lorsque les plaques 4 sont empilées les unes sur les autres, les bords relevés 10 de chacune desdites plaques 4 sont configurés pour être au contact les uns avec les autres suivant la direction d’empilement E, tandis que les fonds 8 de chacune des plaques 4 sont configurées pour être à une distance non-mille les uns des autres suivant la direction d’empilement E des plaques 4 de telle sorte à former des canaux 12 de circulation. En d’autres termes, la première surface 11a de l’une des plaques 4 est à une distance non nulle de la deuxième surface 11b d’une plaque 4 adjacente, selon la direction d’empilement E des plaques 4. On comprend alors qu’un canal 12 est formé par la première surface 11a d’une des plaques 4 et par la deuxième surface 11b d’une autre plaque 4 adjacente. Ainsi, chacune de la première surface 11a et de la deuxième surface 11b de chacune des plaques 4 du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1 est destinée à être léchée par le liquide caloporteur ou le fluide réfrigérant.
Le corps 6 de l’échangeur de chaleur 1 comprend par ailleurs une première plaque d’extrémité 14a et une deuxième plaque d’extrémité 14b qui délimitent le corps 6 le long de la direction d’empilement E des plaques 4.
L’échangeur de chaleur 1 selon l’exemple de la figure 1 comprend au moins un premier circuit 16 destiné à être parcouru par le liquide caloporteur et un deuxième circuit 18 destiné à être parcouru par le fluide réfrigérant. Ainsi, la superposition des plaques 4 du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1 telle que décrite précédemment, forme des premiers canaux 12a de circulation de liquide caloporteur et des deuxièmes canaux 12b de circulation de fluide réfrigérant, particulièrement visibles à la figure 2. En d’autres termes, deux plaques 4 adjacentes et notamment la première surface 11a d’une plaque 4 et la deuxième surface 11b d’une plaque 4 adjacente délimitent un premier canal 12a ou un deuxième canal 12b. Tel qu’illustré, ici, chacun des premiers canaux 12a est disposé en alternance avec un des deuxièmes canaux 12b de telle sorte qu’un premier canal 12a soit disposé entre deux deuxièmes canaux 12b et inversement. On comprend par ailleurs que l’ensemble des premiers canaux 12a est isolé fluidiquement de l’ensemble des deuxièmes canaux 12b.
Selon un exemple de l’invention visible à la figure 2, au moins une plaque 4 du corps 6 comprend un perturbateur de flux 20 formé sur son fond 8 et destiné à accélérer les échanges thermiques entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur. Le perturbateur de flux 20 optimise ainsi les échanges thermiques entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur. Selon l’exemple illustré de l’invention, chacune des plaques 4 du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1 comprend des perturbateurs de flux 20, ces derniers étant réalisés par une déformation du fond 8 constitutif de la plaque 4 ou par ajout d’une plaque de perturbation au sein du canal délimité par deux plaques adjacentes.
Tel que visible à la figure 2, chacun des circuits 16, 18 comprend par ailleurs au moins un premier collecteur 24 et un deuxième collecteur 26, formés par des ouvertures 22 dans les plaques 4 et reliés aux canaux 12 du circuit 16, 18 concerné.
De manière plus précise, le deuxième circuit 18 de fluide réfrigérant comprend le premier collecteur 24, le deuxième collecteur 26 et un troisième collecteur 29, reliés fluidiquement les uns aux autres par au moins une passe 27. Chacun des collecteurs 24, 26, 29 est alors formé par des ouvertures 22 des plaques 4.
Selon l’exemple de l’invention illustré à la figure 2, le deuxième collecteur 26 du deuxième circuit 18 est disposé fluidiquement entre le premier collecteur 24 et le troisième collecteur 29 du deuxième circuit 18. Le deuxième collecteur 26 est délimité par des ouvertures 22 formées dans les plaques 4, distinctes des ouvertures 22 délimitant les premier et troisième collecteurs 24, 29. On comprend qu’un tel deuxième collecteur 26 sépare deux passes 27 de circulation de fluide réfrigérant au sein du deuxième circuit 18. Selon l’exemple illustré de l’invention, le deuxième circuit 18 comprend le deuxième collecteur 26 et un quatrième collecteur 31 disposés fluidiquement entre le premier collecteur 24 et le troisième collecteur 29. On comprend par ailleurs que les collecteurs 24, 26, 29, 31 du deuxième circuit 18 sont reliés fluidiquement entre eux par une première passe 27a qui s’étend entre le premier collecteur 24 et le quatrième collecteur 31, une deuxième passe 27b qui s’étend entre le quatrième collecteur 31 et le deuxième collecteur 26 et une troisième passe 27c qui s’étend entre le deuxième collecteur 26 et le troisième collecteur 29.
Chacune des passes 27a, 27b, 27c listées ci-dessus est constituée de plusieurs canaux d’un même circuit, ici du deuxième circuit 18.
On comprend par ailleurs que la première passe 27a, la deuxième passe 27b et la troisième passe 27c sont distinctes les unes des autres. On comprend également que le fluide réfrigérant circule au sein des différentes passes 27 des deuxièmes canaux 12b, suivant au moins deux sens distincts de circulation pris le long de la direction longitudinale L du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1. Plus particulièrement, le fluide réfrigérant circule dans la première passe 27a suivant un premier sens Si de circulation, puis dans la deuxième passe 27b suivant un deuxième sens S2 de circulation, opposé au premier sens Si de circulation, et enfin dans la troisième passe 27c suivant le premier sens Si de circulation. Tel que visible sur la figure 2, le deuxième collecteur 26 et le premier collecteur 24 sont délimités par des ouvertures 22 dans des plaques 4 du corps 6 distinctes les unes des autres mais présentant chacune leur axe de révolution alignés le long d’une même droite V. Une plaque de partition 40, c’est-à-dire une plaque du corps 6 ne comprenant pas une ouverture alignée sur les ouvertures 22 qui délimitent le deuxième collecteur 26 et le premier collecteur 24, c’est-à-dire en regard des ouvertures 22 formant ces collecteurs, permet de séparer fluidiquement ces derniers, ainsi que les deux passes 27a, 27b qui sont de part et d’autre de cette plaque de partition 40.
Le deuxième collecteur 26 est alors disposé verticalement entre une première bouche d’entrée 30a du fluide réfrigérant, formée au travers de la première plaque d’extrémité 14a, et le premier collecteur 24, en étant séparé fluidiquement de ce dernier par la plaque de partition 40. On comprend par ailleurs que la première bouche d’entrée 30a permet la communication fluidique entre le premier collecteur 24 et un conduit d’entrée 34a du fluide réfrigérant dans le corps 6 de l’échangeur de chaleur 1.
Afin de relier fluidiquement la première bouche d’entrée 30a avec le premier collecteur 24 du fluide réfrigérant, l’échangeur de chaleur 1 comprend au moins un organe de liaison 42, particulièrement visible à la figure 3, qui comprend au moins un premier cylindre 44a et un deuxième cylindre 44b, emboités l’un dans l’autre et qui s’étendent au moins au travers des ouvertures 22 qui participent à délimiter le deuxième collecteur 26.
On comprend alors que le deuxième collecteur 26 est au moins en partie délimité par les ouvertures 22 des plaques 4 concernées et par une face extérieure 46 du premier cylindre 44a et du deuxième cylindre 44b. Dit autrement, l’organe de liaison 42 délimite un volume interne VI et le deuxième collecteur 26 délimite un volume de circulation VC, le volume interne VI et le volume de circulation VC étant fluidiquement distincts l’un de l’autre
Selon un exemple de l’invention, au moins un des cylindres 44a, 44b de l’organe de liaison 42 est monobloc avec une des plaques 4 du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1. De manière plus précise et suivant l’exemple de l’invention illustré, le premier cylindre 44a est monobloc avec une des plaques 4 du corps 6, adjacente à la première plaque d’extrémité 14a dudit corps 6. Par ailleurs, le deuxième cylindre 44b est monobloc avec la plaque de partition 40 séparant fluidiquement le deuxième collecteur 26 et le premier collecteur 24. Ainsi, chacun du premier cylindre 44a et du deuxième cylindre 44b comprend une portion cylindrique 48 au bout de laquelle est ménagée un collet 50. Plus précisément, le collet 50 du premier cylindre 44a est disposé entre le fond 8 de la plaque 4 adjacente à la première plaque d’extrémité 14a et sa portion cylindrique 48. Par ailleurs, le collet 50 du deuxième cylindre 44b est disposé entre le fond 8 de la plaque de partition 40 séparant fluidiquement le premier collecteur 24 et le deuxième collecteur 26, et sa portion cylindrique 48. On comprend alors que chacun des collets 50 présente un profil courbé vu dans un plan en coupe longitudinale L et verticale V de l’échangeur de chaleur 1.
L’organe de liaison 42 comprend un premier orifice 52 et un deuxième orifice 54 formés respectivement au niveau du collet 50 du premier cylindre 44a et au niveau du collet 50 du deuxième cylindre 44b. De manière plus précise, le premier orifice 52 s’étend dans un plan commun avec la première bouche d’entrée 30a du fluide réfrigérant et le deuxième orifice 54 s’étend dans un plan commun avec le plan d’extension principal de la plaque de partition 40 qui sépare la première passe 27a de la deuxième passe 27b.
Tel que cela est particulièrement visible à la figure 3, le premier cylindre 44a présente un diamètre extérieur DE et le deuxième cylindre 44b présente un diamètre intérieur DI strictement supérieur au diamètre extérieur DE du premier cylindre 44a. On comprend alors que lors du montage du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1, le premier cylindre 44a et le deuxième cylindre 44b de l’organe de liaison 42 sont aptes à coulisser l’un dans l’autre, une étape, par exemple de brasage, plus généralement de soudage, figeant la position du premier cylindre 44a emboité dans le deuxième cylindre 44b.
Ainsi, l’emboitement du premier cylindre 44a dans le deuxième cylindre 44b forme au moins une zone de recouvrement 56 au niveau de laquelle le premier cylindre 44a et le deuxième cylindre 44b sont en contact l’un de l’autre. Selon l’invention, la zone de recouvrement 56 s’étend sur une distance au moins supérieure à 2 mm suivant une direction d’allongement principal de l’organe de liaison 42, ici une direction parallèle à la direction verticale V.
On comprend alors que lors du montage du corps 6 de l’échangeur de chaleur i, l’étape de soudage précédemment évoquée, solidarise le premier cylindre 44a et le deuxième cylindre 44b au niveau de la zone de recouvrement 56, une telle distance au moins supérieure à 2 mm de la zone de recouvrement 56 permet alors d’assurer une étanchéité fiable entre ces deux cylindres 44a, 44b à l’issue du soudage. On comprend qu’une telle caractéristique permet d’isoler fluidiquement le volume interne VI de l’organe de liaison 42 du volume de circulation VC du deuxième collecteur 26.
Il faut par ailleurs considérer que la zone de recouvrement 56 peut présenter des dimensions variables en fonction du nombre de plaques 4 composant le corps 6 de l’échangeur de chaleur 1, tant que celle-ci s’étend sur la distance minimale de 2 mm. En d’autres termes, lors du montage du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1, au moins le premier cylindre 44a et le deuxième cylindre 44b sont aptes à coulisser l’un dans l’autre de telle sorte à s’adapter au nombre de plaques 4 composant ledit corps 6. On comprend alors que plus le nombre de plaques 4 composant le corps 6 augmente et plus la distance de la zone de recouvrement 56 diminuera tout en restant supérieure à XX mm. Il résulte de cet aspect un avantage important de l’invention qui réside dans une standardisation des plaques qui porte les cylindres. En effet, une même plaque pourvu d’un cylindre peut ainsi être utilisée pour des échangeurs de chaleur présentant un nombre de plaques qui varie.
Un deuxième mode de réalisation de l’organe de liaison 42 va maintenant être décrit en rapport avec la figure 4. Il convient alors de considérer que seules les caractéristiques distinctes avec le premier mode de réalisation seront décrites. Pour les caractéristiques communes, il conviendra de sa référer aux figures 1 à 3.
L’organe de liaison 42 selon ce deuxième mode de réalisation comprend au moins un troisième cylindre 44c emboité dans le premier cylindre 44a et le deuxième cylindre 44b. Dans un tel mode de réalisation, le premier cylindre 44a et le deuxième cylindre 44b présente un diamètre intérieur DI identique, ou sensiblement identique, l’un de l’autre et le troisième cylindre 44c présente un diamètre extérieur DE strictement inférieur auxdits diamètres intérieurs DI. On comprend qu’ainsi, l’organe de liaison 42 présente deux zones de recouvrement, à savoir une première zone de recouvrement 56a où le premier cylindre 44a et le troisième cylindre 44c sont en contact l’un de l’autre et une deuxième zone de recouvrement 56b où le deuxième cylindre 44b et le troisième cylindre 44c sont en contact l’un de l’autre.
Par ailleurs, et toujours selon ce deuxième mode de réalisation, la plaque 4 adjacente à la première plaque d’extrémité 14b présente au niveau de son ouverture 22 une collerette 58 qui délimite une cavité annulaire 60. On comprend notamment que le premier cylindre 44a prolonge la collerette 58, de telle sorte que cette dernière soit interposée entre le fond 8 de la plaque 4 concernée et le premier cylindre 44a. Le fond 8, la collerette 58 et le premier cylindre 44a sont monoblocs et issus de matière d’une même plaque 4.
Tel que visible à la figure 4, la cavité annulaire 60 délimitée par la collerette 58 forme un dégagement qui s’étend dans le plan principal d’extension du fond 8 de la plaque 4 qui comprend ladite collerette 58.
Le troisième cylindre 44c selon l’invention comprend par ailleurs au moins la portion cylindrique 48 au bout de laquelle est ménagé le collet 50 tel qu’évoqué précédemment. Ainsi, le collet 50 du troisième cylindre 44c est disposé dans la cavité annulaire 60 formée par la collerette 58 de la plaque 4 adjacente à la première plaque d’extrémité 14a. On comprend qu’un tel positionnement du collet 50 du troisième cylindre 44c dans la cavité annulaire 60 permet audit collet 50 d’être compris dans le plan principal d’extension du fond 8 de la plaque 4 adjacente à la première plaque d’extrémité 14a, permettant à cette dernière d’être positionnée en appui contre ladite plaque 4 et contre une extrémité libre du collet 50 du troisième cylindre 44c. En d’autres termes, au moins l’extrémité libre du collet 50 du troisième cylindre 44c est comprise entre la première plaque d’extrémité 14a et la collerette 58, de telle sorte à augmenter l’étanchéité entre l’organe de liaison 42 et le deuxième collecteur 26.
Tel que visible à la figure 2, le quatrième collecteur 31 et le troisième collecteur 29 sont formés par des ouvertures 22, formées dans des plaques 4 du corps 6 distinctes, qui présentent chacune leur axe de révolution d’ouverture alignés le long d’une même droite verticale V. La plaque de partition 40 séparant le deuxième collecteur 26 et le premier collecteur 24 et séparant la première passe 27a de la deuxième passe 27b est nommée ci-après première plaque de partition 40a. Une deuxième plaque de partition 40b distincte de la première plaque de partition 40a sépare fluidiquement le quatrième collecteur 31 et le troisième collecteur 29 et sépare également la deuxième passe 27b de la troisième passe 27c. Le troisième collecteur 29 est alors disposé verticalement entre une première bouche de sortie 32a du fluide réfrigérant, formée au travers de la première plaque d’extrémité 14a, et le quatrième collecteur 31, en étant séparé fluidiquement de ce dernier par la deuxième plaque de partition 40b. On comprend par ailleurs que la première bouche de sortie 32a permet la communication fluidique entre le troisième collecteur 29 et un conduit de sortie 36a du fluide réfrigérant du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1. On remarque par ailleurs, que le conduit d’entrée 34a et le conduit de sortie 36a sont formés dans un bloc commun posé contre la première plaque d’extrémité 14a.
Tel que visible à la figure 2, au moins une plaque 4 du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1 comprend une couronne 62, formant une collerette, formée sur son fond 8 et en périphérie des ouvertures 22 délimitant les collecteurs d’un des circuits 16, 18. La couronne 62 correspond notamment à une portion du fond 8 disposée en périphérie des ouvertures 22 des plaques 4 et qui s’étend dans un plan décalé verticalement d’un plan principal d’extension du fond 8 de ladite plaque 4, de telle sorte à ce que la couronne 62 soit en contact du fond 8 de la plaque 4 immédiatement adjacente. Ainsi, on comprend de ce qui précède que chacune des plaques 4 du corps 6 de l’échangeur de chaleur 1 comprend au moins une couronne 62 formée en périphérie des ouvertures 22 délimitant les collecteurs du premier circuit 16 ou au moins une couronne 62 formée en périphérie des ouvertures 22 délimitant les collecteurs du deuxième circuit 18, la répartition des plaques 4 étant alternée les unes des autres, suivant la direction verticale V, en fonction de la position des couronnes sur les plaques 4. On permet ainsi la séparation fluidique entre les premiers canaux 12a et les deuxièmes canaux 12b tout en assurant la communication fluidique entre passes 27 et collecteurs 24, 26, 29, 31 d’un circuit 16, 18 uniquement avec les canaux 12 du circuit 16, 18 concerné.
On comprend de ce qui précède et en se référant aux figures 1 et 2 que dans le corps 6 de l’échangeur de chaleur 1, le fluide réfrigérant entre dans le corps 6 par le conduit d’entrée 34a, puis emprunte le volume interne VI de l’organe de liaison 42 et se réparti dans le premier collecteur 24, le fluide réfrigérant circulant par la suite dans la première passe 27a jusqu’au quatrième collecteur 31. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans la deuxième passe 27b reliée fluidiquement au deuxième collecteur 26, ce dernier distribuant le fluide réfrigérant dans la troisième passe 27c. Après avoir circulé dans cette troisième passe 27c, le fluide réfrigérant atteint le troisième collecteur 29, le fluide réfrigérant quittant le corps 6 par le conduit de sortie 36a.
On comprend par ailleurs que l’ensemble des caractéristiques structurelles et fonctionnelles décrites pour le deuxième circuit 18 de fluide réfrigérant s’appliquent mutatis mutandis au premier circuit 16 de liquide caloporteur. En outre, le premier circuit 16 comprend au moins le premier collecteur 24 et le deuxième collecteur, ici non visible, précédemment décrits. Dans l’exemple illustré de l’invention, le premier circuit 16 comprend le premier collecteur 24 relié fluidiquement à une deuxième bouche d’entrée 30b du liquide caloporteur dans le corps 6 de l’échangeur de chaleur et le deuxième collecteur 26 est relié fluidiquement à une deuxième bouche de sortie 32b du liquide caloporteur hors du corps 6. On comprend qu’ainsi, dans cet exemple de l’invention, le premier circuit 16 de liquide caloporteur comprend une unique passe entre son premier collecteur 24 et son deuxième collecteur.
Par ailleurs, selon l’exemple illustré à la figure 1, on comprend que la deuxième bouche d’entrée 30b permet de relier fluidiquement le premier collecteur 24 du premier circuit 16 à une tubulure d’entrée 34b et que la deuxième bouche de sortie 32b permet de relier fluidiquement le deuxième collecteur du deuxième circuit 16 à une tubulure de sortie 36b.
On tire avantage de l’organe de liaison tel qu’il vient d’être décrit en ce qu’il permet d’acheminer le fluide réfrigérant depuis le conduit d’entrée vers un collecteur, ici le premier collecteur, en traversant un autre collecteur, ici le deuxième collecteur, sans qu’une telle traversée n’affecte négativement l’homogénéité du fluide réfrigérant entrant au sein des deuxièmes canaux de la première passe 27a. On optimise ainsi les échanges de calories entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur au sein du corps de l’échangeur de chaleur.
Par ailleurs, on tire avantage de l’organe de liaison de par son caractère modulaire pouvant s’adapter à des échangeurs de chaleur présentant des corps d’un nombre de plaques différents tant que ceux-ci permettent l’obtention d’au moins une zone de recouvrement adéquate de l’organe de liaison.
L’invention telle qu’elle vient d’être décrite ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations.

Claims

REVENDICATIONS
1. Echangeur de chaleur (1) pour un véhicule, comprenant au moins un premier circuit (16) destiné à être parcouru par un liquide caloporteur et un deuxième circuit (18) destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant, l’échangeur de chaleur (i) comprenant une pluralité de plaques (4) formant un corps (6) de l’échangeur de chaleur (1) et définissant au moins des premiers canaux (12a) de circulation du liquide caloporteur du premier circuit (16) et des deuxièmes canaux (12b) de circulation du fluide réfrigérant du deuxième circuit (18), le premier circuit (16) et/ou le deuxième circuit (18) comprenant au moins une bouche d’entrée (30a, 30b) et une bouche de sortie (32a, 32b) respectivement du liquide caloporteur et du fluide réfrigérant, au moins un des circuits (16, 18) comprend au moins un premier collecteur (24) et un deuxième collecteur (26) formés par des ouvertures (22) dans les plaques (4) et reliés aux canaux (12) du circuit (16, 18) concerné, l’échangeur de chaleur (1) étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins un organe de liaison (42) qui relie fluidiquement le premier collecteur (24) avec au moins une des bouches (30, 32) du circuit (16, 18) concerné, l’organe de liaison (42) comprenant au moins un premier cylindre (44a) et un deuxième cylindre (44b) emboités l’un dans l’autre et qui s’étend au moins au travers des ouvertures (22) qui participent à délimiter le deuxième collecteur (26).
2. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’organe de liaison (42) délimite un volume interne (VI) de l’organe de liaison et le deuxième collecteur (26) délimite un volume de circulation (VC) disposé autour de l’organe de liaison (42), le volume interne (VI) et le volume de circulation (VC) étant fluidiquement distincts l’un de l’autre.
3. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe de liaison (42) comprend un premier orifice (52) et un deuxième orifice (54), le premier orifice (52) étant dans un plan commun avec la bouche (30, 32) et le deuxième orifice (54) étant dans un plan commun avec un plan principal d’extension d’une plaque de partition (40) qui sépare le premier collecteur (24) du deuxième collecteur (26).
4. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des cylindres (44a, 44b) de l’organe de liaison (42) est monobloc avec une des plaques (4) du corps (6) de l’échangeur de chaleur (1).
5. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’emboitement au moins du premier cylindre (44a) dans le deuxième cylindre (44b) forme au moins une zone de recouvrement (56, 56a, 56b) au niveau de laquelle le premier cylindre (44a) et le deuxième cylindre (44b) sont en contact l’un de l’autre, la zone de recouvrement (56, 56a, 56b) s’étendant sur une distance (D) au moins supérieure à 2 mm suivant une direction d’allongement principal de l’organe de liaison (42).
6. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des cylindres (44a, 44b) comprend une portion cylindrique (48) au bout de laquelle est ménagée un collet (50).
7. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe de liaison (42) comprend au moins un troisième cylindre (44c) emboité dans le premier cylindre (44a) et le deuxième cylindre (44b).
8. Echangeur de chaleur (1) selon les revendications 6 et 7, dans lequel le corps (6) comprend une plaque (4) où l’ouverture (22) est bordée par une collerette (58) qui délimite une cavité annulaire (60), le collet (50) d’un cylindre (44a, 44b, 44c) étant disposé dans ladite cavité annulaire (60).
9. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le premier cylindre (44a) présente un diamètre extérieur (DE) et le deuxième cylindre (44b) présente un diamètre intérieur (DI) strictement supérieur au diamètre extérieur (DE) du premier cylindre (44a).
10. Système de traitement thermique (2) pour un véhicule comprenant au moins un échangeur de chaleur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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