WO2024251687A1 - Faisceau d'échange thermique d'un échangeur de chaleur et circulation d'un fluide au sein de ce faisceau d'échange thermique - Google Patents

Faisceau d'échange thermique d'un échangeur de chaleur et circulation d'un fluide au sein de ce faisceau d'échange thermique Download PDF

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WO2024251687A1
WO2024251687A1 PCT/EP2024/065249 EP2024065249W WO2024251687A1 WO 2024251687 A1 WO2024251687 A1 WO 2024251687A1 EP 2024065249 W EP2024065249 W EP 2024065249W WO 2024251687 A1 WO2024251687 A1 WO 2024251687A1
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WO
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heat exchange
exchange bundle
chambers
opening
openings
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Ceased
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PCT/EP2024/065249
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English (en)
Inventor
Cedric DE-VAULX
Kamel Azzouz
Julien Tissot
Sebastien Garnier
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02—Blocks traversed by passages for 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
    • F28F2220/00—Closure means, e.g. end caps on header boxes or plugs on conduits

Definitions

  • the present invention relates to the field of heat exchangers, in particular intended to equip heating, ventilation and/or air conditioning installations.
  • the present invention relates more specifically to an exchange bundle of such a heat exchanger within which chambers
  • thermoregulation of components implemented for the operation of a system or installation is a common practice. 0 These systems or installations generate, during their operation, heat which must be evacuated to ensure optimal operation of said systems or installations.
  • heat exchangers specifically dedicated to cooling said heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid circulates in a first circuit and a fluid, conventionally a refrigerant fluid, circulates in a second circuit, the heat transfer fluid being capable of transferring calories to the refrigerant fluid within this exchange bundle.
  • the subject of the present invention is a heat exchange bundle of a heat exchanger intended to equip a vehicle, the heat exchange bundle comprising a plurality of chambers superimposed on one another in a superposition direction, first chambers of the plurality of chambers delimiting at least in part a first circuit intended to be traversed by a refrigerant fluid and second chambers of the plurality of chambers delimiting at least in part a second circuit intended to be traversed by a heat transfer fluid, the first circuit comprising at least three passes each comprising several first chambers which extend parallel to one another, the heat exchange bundle comprising a plurality of collectors of which at least one of said collectors is in fluid communication with the first chambers of at least one of said passes, each pass being connected to at least two collectors distinct from one another such that the refrigerant fluid can circulate from one of said collectors to the other, the heat exchange bundle comprising a plurality of openings, each opening opening on one side towards the outside of the heat exchange bundle and on the other side
  • the refrigerant fluid is capable of recovering calories from the heat transfer fluid so as to lower the temperature of the latter.
  • the circulation of the refrigerant fluid and the heat transfer fluid takes place respectively in the first circuit and in a second circuit, these first and second circuits being two circuits distinct from each other.
  • Each chamber of the plurality of chambers is delimited by a wall, all of the walls delimiting the chambers of the plurality of chambers are integral with each other, i.e. there is continuity of material between each of said walls. It is understood that the
  • first chambers and the second chambers are not formed from a plurality of stamped plates.
  • the collectors form elements of the heat exchange bundle allowing the refrigerant fluid to circulate between two adjacent passes. These collectors are machined from the outside of the heat exchange bundle0 to a solid wall delimiting a collector in the direction along which it extends. The machining of the collectors forms openings opening on one side into a collector and on an opposite side towards the outside to the heat exchange bundle.
  • an inlet opening allows the refrigerant fluid to enter the heat exchange bundle
  • another opening allows the refrigerant fluid to exit the heat exchange bundle.
  • each chamber of the plurality of chambers is delimited by a wall, said walls being integral with one another.
  • At least the plurality of walls is obtained by additive manufacturing.
  • the entire heat exchange bundle is obtained by additive manufacturing. It is understood that all of the constituent elements of the heat exchange bundle are made of material with each other. It should be noted that by “made of material” we mean that these elements are formed in one piece, that is to say that they do not have a junction zone at which these elements are joined to each other.
  • the sealing means is a component added to the heat exchange beam. Indeed, after
  • the means of obturation is reported at the level of the opening having allowed the machining so as to obturate the latter.
  • At least one of said collectors is closed on one side by a wall delimiting one of the chambers of the plurality of chambers and on the other side by the sealing means.
  • the circulation of the refrigerant fluid between at least two identical adjacent passes is carried out by at least two separate collectors.
  • FIG. 4 represents a sectional view of the heat exchange beam passing through an opening and according to the section plane C-C visible in figure 1.
  • FIG. 1 illustrates a heat exchange bundle 2 according to the present invention. More specifically, this heat exchange bundle 2 is installed in a heat exchanger intended to equip a motor vehicle. This heat exchange bundle 2 is more specifically intended to cool a
  • the heat exchange bundle 2 comprises connection blocks 5 arranged at the longitudinal ends of the heat exchange bundle 2.
  • the openings 4 are provided at these connection blocks 5 such that sealing means, which will be described in more detail in connection with FIGS. 2 to 4, can close some of the openings 4 by being housed in the associated connection block 5.
  • the heat exchange bundle 2 is formed by additive manufacturing. Such a means of manufacturing the heat exchange bundle 2 allows all of the constituent elements of the heat exchange bundle 2 to be integral with each other. Such a feature makes it possible to obtain a heat exchange bundle 2 in which said constituent elements of the latter have a continuity of material with each other. In other words, the heat exchange bundle 2 is devoid of junction zones between the constituent elements of said heat exchange bundle 2.
  • Figure 2 shows a sectional view of the heat exchange bundle 2 passing through an opening 4 along the section plane AA visible in Figure 1. Like Figures 3 and 4, Figure 2 makes it possible to demonstrate that the heat exchange bundle 2 comprises a plurality of chambers 6
  • Each chamber of the plurality of chambers 6 is delimited by a wall 8.
  • the walls 8 are made of one material with each other due, in the embodiment shown, to the additive manufacturing of the heat exchange bundle 2. It is understood that each wall 8 has at least one portion at which said walls 8 are formed from a continuity of material.
  • the heat exchange bundle 2 comprises among the plurality of 5 chambers 6 first chambers 10 and second chambers 12.
  • the first chambers 10 of the plurality of chambers 6 delimit at least in part a first circuit and the second chambers 12 of the plurality of chambers 6 delimit at least in part a second circuit.
  • the first circuit allows the refrigerant fluid to circulate in the heat exchange bundle 2.
  • the second circuit allows the heat transfer fluid to circulate in the heat exchange bundle 2.
  • the first chambers 10 and the second chambers 12 are separated from each other by at least one wall 8.
  • this wall 8 delimits on one side a first chamber 10 and on another opposite side a second chamber 12.
  • a heat exchange can take place between the refrigerant fluid circulating in a first chamber 10 and the heat transfer fluid circulating in a second chamber 12 adjacent to these walls 8.
  • Each wall 8 delimiting the first chambers 10 extends in a main elongation plane. This main elongation plane is perpendicular to the vertical main elongation direction of the heat exchange bundle.
  • each of the first chambers 10 is connected to at least one other first chamber 10 such that the refrigerant can flow from one first chamber 10 to another first chamber 10 through the plurality of chambers 6. This configuration allows the refrigerant to flow through the plurality of chambers 6.
  • the second chambers 12 are similarly interconnected so that the heat transfer fluid can circulate from one second chamber 12 to another second chamber 12 within the heat exchange bundle 2.
  • the first circuit and the second circuit are two circuits distinct from each other.
  • the refrigerant circulates strictly in the first circuit and the heat transfer fluid circulates strictly in the second circuit.
  • the first circuit comprises a plurality of passes 14 through which the refrigerant circulates.
  • the heat exchange bundle 2 comprises at least three passes 14.
  • the heat exchange bundle 4 comprises four passes 14, of course this number of passes 14 can be greater without departing from the context of the present invention.
  • Each pass 14 comprises a plurality of first chambers 10 and is connected by at least one end to a collector 16.
  • the heat exchange bundle 2 comprises a plurality of collectors 16 extending perpendicular to the main elongation plane of the walls 8, that is to say parallel to the main vertical elongation direction of the heat exchange bundle 2.
  • Each collector 16 is associated and connected to at least one pass 14 and is connected to a plurality of first chambers 10. This connection of each collector 16 to at least one pass 14 makes it possible to ensure the circulation of the refrigerant in at least one of said passes 14 or to allow the refrigerant to exit the heat exchange bundle 2.
  • each collector 16 extends perpendicularly to the main elongation plane from a wall 8 and/or to a wall 8 while being superimposed with respect to at least one other collector 16. More specifically, in the embodiment shown, each collector 16
  • the heat exchange bundle 2 comprises a number of elongation axes 18 equal to the number of passes 14 minus one.
  • the heat exchange bundle 2 comprises four passes 14 and three elongation axes 18, a separate elongation axis 18 being visible in FIGS. 2 to 4.
  • These elongation axes 18 are distributed longitudinally on either side of the first chambers 10 so that the refrigerant circulates in the heat exchange bundle 2 by using the collectors 16 in a zigzag pattern.
  • the refrigerant circulates strictly within said collectors 16.
  • the walls 8 delimiting a second chamber 12, in which the heat transfer fluid circulates, meet at a collector 16 so as to prevent the passage of the refrigerant fluid from the collector 16 to said second chamber 12.
  • the collectors 16 are delimited by a plurality of walls 8.
  • Each wall 8 delimiting a collector 16 has at least one orifice, at least part of the orifices of said walls 8 is aligned perpendicular to the main elongation plane of the walls 8 and centered on the same elongation axis 18 so as to delimit said collector 16.
  • one of the walls 8 of the plurality of walls 8 delimiting a collector 16 is solid, that is to say devoid of an orifice centered on the elongation axis 30 associated with said collector 16. This solid wall 8 participates on the one hand in delimiting the collector 16 and on the other hand in delimiting a pass 14.
  • the orifices0 are, once the heat exchange bundle 4 is obtained entirely by additive manufacturing, machined so that each orifice is circular.
  • an electroerosion machining method is implemented to machine the openings and obtain circular orifices.
  • the bundle heat exchange 2 is machined from the outside around the elongation axes 18 up to a solid wall 8 delimiting a collector 16.
  • the heat exchange bundle 20 comprises two openings 4 centered on the elongation axis 18.
  • one opening 4 is an inlet opening 20 through which the refrigerant is able to enter the heat exchange bundle 2.
  • the circulation of the refrigerant in the heat exchange bundle 2 is represented by solid arrows 13.
  • the other opening 4, opposite in the vertical main elongation direction of the heat exchange bundle 2 to the inlet opening 20, is formed during the machining of the orifices of the walls 8 in accordance with what has been described previously.
  • This opening 4 is closed by a closing means 21 forming a plug which is housed in the associated connection block 5.
  • This sealing means 21 comprises a groove 23 extending peripherally relative to the sealing means 21 and is intended to house a sealing means.
  • This sealing means makes it possible to ensure the sealing of the heat exchange bundle 2 and more specifically, to ensure that the refrigerant cannot escape from the collector 16 by using the opening 4.
  • FIG. 3 represents another sectional view of the heat exchange bundle 2 along the sectional plane BB visible in FIG. 1. More specifically, this sectional view makes it possible to highlight a first intermediate manifold 26 of the heat exchange bundle 2 longitudinally opposite to the inlet collector 22. This first intermediate collector 26 is connected on the one hand to the first pass 24 and on the other hand to a second pass 28. It is notable that the opening 4 associated with the first intermediate collector 26, that is to say the opening 4 opening on one side into the first collector
  • this closing means 21 is an added component of the heat exchange bundle 2
  • Figure 4 shows another sectional view of the heat exchange bundle 2 along the sectional plane C-C visible in Figure 1. More specifically, this sectional view makes it possible to highlight a second intermediate collector 30 arranged on the same longitudinal side of the heat exchange bundle 2 as the inlet collector 22. However, this second intermediate collector 30 extends radially around an elongation axis 185 distinct from the elongation axis 18 around which the inlet collector extends.
  • This second intermediate collector 30 allows the refrigerant fluid to circulate from the second pass 28 to a third pass 32. It is understood that the second pass 28 is fluidically connected to the first intermediate collector 26 and to the second intermediate collector 30. As visible in FIGS. 3 and 4, the third pass 32 is connected to a third intermediate collector 34, itself connected to a fourth pass 36.
  • the fourth pass 36 is fluidically connected to an outlet collector 38 from which the refrigerant fluid is able to exit the heat exchange bundle 5 at an opening 4 which is an outlet opening 40.
  • This outlet opening 40 allows the refrigerant fluid to leave the heat exchange bundle 2 and, as an illustrative example, to join a fluid supply circuit. It is understood that this outlet opening 4 is not closed by a closing means 21. It is further understood that all the openings 4 distinct from the inlet opening 20 and the outlet opening 40 are closed by a closing means 21. [0058]
  • the present invention achieves the goal it set for itself by proposing a heat exchange bundle suitable for prototyping and whose manufacture in this sense is inexpensive. This adaptability to prototyping is notably obtained by a heat exchange bundle whose circulation of a fluid

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Abstract

La présente invention concerne un faisceau d'échange thermique (2) d'un échangeur de chaleur, le faisceau d'échange thermique comprenant une pluralité de collecteur et une pluralité d'ouvertures (4), chaque ouverture (4) s'ouvrant d'un côté vers l'extérieur du faisceau d'échange thermique (2) et de l'autre côté vers l'un desdits collecteurs, une ouverture (4) de la pluralité d'ouvertures (4) étant une ouverture d'entrée par laquelle le fluide est apte à entrer dans le faisceau d'échange thermique (2) et une autre ouverture (4) de la pluralité d'ouvertures étant une ouverture de sortie par laquelle le fluide est apte à sortir du faisceau d'échange thermique (2), les ouvertures (4) de la pluralité d'ouvertures distinctes de l'ouverture d'entrée et de l'ouverture de sortie étant fermées par un moyen d'obturation.

Description

Faisceau d’échange thermique d’un échangeur de chaleur et circulation d’un fluide au sein de ce faisceau d’échange thermique
[0001] La présente invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur notamment destinés à équiper des installations de chauffage, ventilation et/ou climatisation. La présente invention concerne plus spécifiquement un faisceau d’échange d’un tel échangeur de chaleur au sein duquel des chambres
5 superposées les unes par rapport aux autres délimitent au moins un conduit de circulation d’un fluide.
[0002] Dans différents domaines techniques et notamment dans le domaine automobile, la thermorégulation des composants mis en œuvre pour le fonctionnement d’un système ou d’une installation est une pratique courante. 0 Ces systèmes ou ces installations génèrent, lors de leur fonctionnement, de la chaleur qui doit être évacuée pour assurer un fonctionnement optimal desdits systèmes ou installations.
[0003] Il est connu par exemple d’évacuer cette chaleur en opérant un échange de chaleur entre lesdits systèmes ou installations et un liquide caloporteur. Ce5 liquide caloporteur doit à son tour être refroidi pour pouvoir être réutilisé pour récupérer des calories des systèmes ou installations précédemment évoqués.
[0004] À cet effet, il est connu de mettre en œuvre des échangeurs de chaleur spécifiquement dédiés à refroidir ledit liquide caloporteur. Au sein d’un faisceau d’échange de ces échangeurs de chaleur, le liquide caloporteur circule0 dans un premier circuit et un fluide, classiquement un fluide réfrigérant, circule dans un deuxième circuit, le liquide caloporteur étant apte à céder des calories au fluide réfrigérant au sein de ce faisceau d’échange.
[0005] Les constructeurs de tels échangeur de chaleur recherche à améliorer constamment, notamment, les échanges thermiques réalisés entre le liquide5 caloporteur et le fluide réfrigérant. À cet égard, de nombreux prototypes sont réalisés pour expérimenter de nouvelles avancées technologiques. Toutefois, la fabrication des échangeurs de chaleur n’est pas conçue pour une production en petite série, telle que pour faire du prototypage. Il en résulte que la réalisation de prototypes est aujourd’hui très onéreuse et non adaptée. [ooo6] La présente invention s’inscrit dans ce contexte et se propose de résoudre au moins certains des inconvénients de l’art antérieur. La présente invention a notamment pour objectif de proposer un faisceau d’échange dont la fabrication est peu onéreuse et adaptée au prototypage.
É0007] Ainsi, la présente invention a pour objet un faisceau d’échange thermique d’un échangeur de chaleur destiné à équiper un véhicule, le faisceau d’échange thermique comprenant une pluralité de chambres superposées les unes par rapport aux autres selon une direction de superposition, des premières chambres de la pluralité de chambres délimitant au moins en partie un 0 premier circuit destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant et des deuxièmes chambres de la pluralité de chambres délimitant au moins en partie un deuxième circuit destiné à être parcouru par un fluide caloporteur, le premier circuit comprenant au moins trois passes comprenant chacune plusieurs premières chambres qui s’étendent parallèlement les unes aux5 autres, le faisceau d’échange thermique comprenant une pluralité de collecteurs dont au moins un desdits collecteurs est en communication fluidique avec les premières chambres d’au moins l’une desdites passes, chaque passe étant reliée à au moins deux collecteurs distincts l’un de l’autre de telle sorte que le fluide réfrigérant peut circuler d’un desdits collecteurs à0 l’autre, le faisceau d’échange thermique comprenant une pluralité d’ouvertures, chaque ouverture s’ouvrant d’un côté vers l’extérieur du faisceau d’échange thermique et de l’autre côté vers l’un desdits collecteurs, une ouverture de la pluralité d’ouvertures étant une ouverture d’entrée par laquelle le fluide réfrigérant est apte à entrer dans le faisceau d’échange thermique et5 une autre ouverture de la pluralité d’ouvertures étant une ouverture de sortie par laquelle le fluide réfrigérant est apte à sortir du faisceau d’échange thermique, les ouvertures de la pluralité d’ouvertures distinctes de l’ouverture d’entrée et de l’ouverture de sortie étant fermées par un moyen d’obturation.
[0008] Au sein du faisceau d’échange thermique le fluide réfrigérant est apte à0 récupérer des calories du fluide caloporteur de sorte à abaisser la température de ce dernier. La circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur se fait respectivement dans le premier circuit et dans un deuxième circuit, ces premier et deuxième circuits étant deux circuits distincts l’un de l’autre. [0009] Chaque chambre de la pluralité de chambres est délimitée par une paroi, l’ensemble des parois délimitant les chambres de la pluralité de chambres sont venus de matière les unes avec les autres, c'est-à-dire qu’il existe une continuité de matière entre chacune desdites parois. On comprend que les
5 premières chambres et les deuxièmes chambres ne sont pas formées d’une pluralité de plaques embouties.
[0010] Les collecteurs forment des éléments du faisceau d’échange thermique permettant de faire circuler le fluide réfrigérant entre deux passes adjacentes. Ces collecteurs sont usinés depuis l’extérieur du faisceau d’échange thermique0 jusqu’à une paroi pleine délimitant un collecteur dans la direction le long de laquelle il s’étend. L’usinage des collecteurs forment des ouvertures débouchant d’un côté dans un collecteur et d’un côté opposé vers l’extérieur au faisceau d’échange thermique.
[0011] Parmi ces ouvertures, une ouverture d’entrée permet de faire entrer le fluide5 réfrigérant dans le faisceau d’échange thermique, une autre ouverture, une ouverture de sortie permet quant à elle de faire sortir le fluide réfrigérant du faisceau d’échange thermique.
[0012] Pour que le fluide réfrigérant circule dans le premier circuit entre une entrée de fluide réfrigérant et une sortie de fluide réfrigérant, l’ensemble des 0 ouvertures distinctes de l’ouverture d’entrée et de l’ouverture de sortie est fermé par un moyen d’obturation. On entend par « fermer » que lorsque le moyen d’obturation ferme une ouverture, le fluide réfrigérant ne peut pas circuler par cette dernière.
[0013] Selon une caractéristique de l’invention, au moins chaque chambre de la5 pluralité de chambres est délimitée par une paroi, lesdites parois étant venues de matière les unes avec les autres.
[0014] Selon une caractéristique de l’invention, au moins la pluralité de parois est obtenue par fabrication additive.
[0015] L’ensemble du faisceau d’échange thermique est obtenu par fabrication0 additive. On comprend que l’ensemble des éléments constitutifs du faisceau d’échange thermique sont issus de matière les uns avec les autres. Il convient de noter que l’on entend par « venu de matière » que ces éléments sont formés d’un seul tenant, c'est-à-dire qu’ils sont dépourvus d’une zone de jonction au niveau de laquelle ces éléments sont solidarisés les uns avec les autres.
[0016] Selon une caractéristique de l’invention, le moyen d’obturation est un composant rapporté sur le faisceau d’échange thermique. En effet, après
5 l’usinage des collecteurs, le moyen d’obturation est rapporté au niveau de l’ouverture ayant permis l’usinage de sorte à obturer cette dernière.
[0017] Selon une caractéristique de l’invention, le faisceau d’échange thermique comprend au moins quatre passes, chaque collecteur s’étendant autour d’un axe d’allongement, le faisceau d’échange thermique comprenant un nombre0 d’axe d’allongement distinct les uns des autres égal au nombre de passes moins une. Les axes d’allongement sont spécifiquement associés à au moins un collecteur. Selon l’invention, autour de chaque axe d’allongement s’étend radialement au moins un collecteur.
[0018] Selon une caractéristique de l’invention, au moins un moyen d’obturation5 présente une rainure s’étendant périphériquement par rapport au moyen d’obturation, ladite rainure étant configurée pour loger un moyen d’étanchéité. On comprend que cette rainure et ce moyen d’étanchéité permettent de s’assurer que la circulation du fluide réfrigérant à travers une ouverture fermée par un moyen d’obturation est interdite. (^0019] Selon une caractéristique de l’invention, le faisceau d’échange thermique comprend au moins un bloc de connexion au travers duquel s’étend au moins l’une des ouvertures, le moyen d’obturation étant au moins en partie logé dans le bloc de connexion.
[0020] Selon une caractéristique de l’invention, chaque collecteur est fermé d’un côté5 par au moins une paroi délimitant une chambre de la pluralité de chambres, ladite paroi étant configurée pour interdire le passage du fluide d’une passe à une passe adjacente.
[0021] Selon une caractéristique de l’invention, au moins un desdits collecteurs est fermé d’un côté par une paroi délimitant une des chambres de la pluralité de0 chambres et de l’autre côté par le moyen d’obturation. [0022] Selon une caractéristique de l’invention, la circulation du fluide réfrigérant entre au moins deux mêmes passes adjacentes est opérée par au moins deux collecteurs distincts.
[0023] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus
5 clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et d’exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue générale d’un faisceau d’échange thermique conforme à la présente invention ; 0 - la figure 2 représente une vue en coupe du faisceau d’échange thermique passant par une ouverture et selon le plan de coupe A-A visible sur la figure 1 ;
- la figure 3 représente une vue en coupe du faisceau d’échange thermique passant par une ouverture et selon le plan de coupe B-B5 visible sur la figure 1 ;
- la figure 4 représente une vue en coupe du faisceau d’échange thermique passant par une ouverture et selon le plan de coupe C-C visible sur la figure 1.
[0024] Les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de5 caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique.
[0025] Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
[0026] Dans la description qui va suivre, on se référera à une orientation en fonction0 des axes Longitudinaux, Verticaux et Transversaux tels qu’ils sont définis par le trièdre L, V, T représenté sur les figures 1 à 4. [0027] La figure 1 illustre un faisceau d’échange thermique 2 conforme à la présente invention. Plus précisément, ce faisceau d’échange thermique 2 est installé dans un échangeur de chaleur destiné à équiper un véhicule automobile. Ce faisceau d’échange thermique 2 est plus spécifiquement destiné à refroidir un
5 fluide caloporteur lui-même destiné à opérer un échange de chaleur avec un appareil générateur de chaleur. À cet effet, le faisceau d’échange thermique 2 est parcouru par un fluide qui, dans le mode de réalisation représenté, est un fluide réfrigérant destiné à récupérer des calories du fluide caloporteur de sorte à abaisser la température de ce dernier. (10028] Le faisceau d’échange thermique 2 s’étend, dans le mode de réalisation représenté, selon une direction d’allongement principal verticale, c'est-à-dire parallèlement à l’axe V. Tel que visible sur cette figure 1, le faisceau d’échange thermique 2 comprend au niveau d’au moins une extrémité verticale une pluralité d’ouvertures 4. Il est à noter que tel qu’il sera décrit en lien avec les5 figures 2 à 4 chaque extrémité verticale du faisceau d’échange thermique 2 comprend des ouvertures 4. Chaque ouverture 4 est ouverte d’un côté vers l’extérieur du faisceau d’échange thermique 2 et de l’autre côté vers l’intérieur du faisceau d’échange thermique 2.
[0029] Plus spécifiquement, le faisceau d’échange thermique 2 comprend des blocs de0 connexion 5 disposés aux extrémités longitudinales du faisceau d’échange thermique 2. Les ouvertures 4 sont ménagées au niveau de ces blocs de connexion 5 de telle sorte que des moyens d’obturation, qui seront décrits plus en détail en lien avec les figures 2 à 4, puissent fermer certaines des ouvertures 4 en venant se loger dans le bloc de connexion 5 associé. ^0030] En outre, le faisceau d’échange thermique 2 est formé par fabrication additive. Un tel moyen de fabrication du faisceau d’échange thermique 2 permet à l’ensemble des éléments constitutifs du faisceau d’échange thermique 2 d’être venus de matière les uns avec les autres. Une telle caractéristique permet d’obtenir un faisceau d’échange thermique 2 dont lesdits éléments constitutifs0 de ce dernier présentent une continuité de matière les uns avec les autres. En d’autres termes, le faisceau d’échange thermique 2 est dépourvu de zones de jonction entre les éléments constitutifs dudit faisceau d’échange thermique 2. [0031] La figure 2 représente une vue de coupe du faisceau d’échange thermique 2 passant par une ouverture 4 selon le plan de coupe A-A visible sur la figure 1. À l’instar des figures 3 et 4, la figure 2 permet de mettre en évidence que le faisceau d’échange thermique 2 comprend une pluralité de chambres 6
5 superposées les unes par rapport aux autres selon une direction de superposition qui, dans le mode de réalisation représenté, est parallèle à la direction d’allongement principal verticale du faisceau d’échange thermique 2.
[0032] Chaque chambre de la pluralité de chambres 6 est délimitée par une paroi 8. Il convient de noter que les parois 8 sont venues de matière les unes avec les0 autres du fait, dans le mode de réalisation représenté, de la fabrication additive du faisceau d’échange thermique 2. On comprend que chaque paroi 8 présente au moins une portion au niveau de laquelle lesdites parois 8 sont formées d’une continuité de matière.
[0033] En outre, le faisceau d’échange thermique 2 comprend parmi la pluralité de5 chambres 6 des premières chambres 10 et des deuxièmes chambres 12.
[0034] Les premières chambres 10 de la pluralité de chambres 6 délimitent au moins en partie un premier circuit et les deuxièmes chambres 12 de la pluralité de chambres 6 délimitent au moins en partie un deuxième circuit. Le premier circuit permet au fluide réfrigérant de circuler dans le faisceau d’échange thermique 2. Le deuxième circuit permet au fluide caloporteur de circuler dans le faisceau d’échange thermique 2.
[0035] Les premières chambres 10 et les deuxième chambres 12 sont séparées les unes des autres par au moins une paroi 8. Ainsi, cette paroi 8 délimite d’un côté une première chambre 10 et d’un autre côté opposé une deuxième 5 chambre 12. Il en résulte qu’un échange de chaleur peut s’opérer entre le fluide réfrigérant circulant dans une première chambre 10 et le fluide caloporteur circulant dans une deuxième chambre 12 adjacente au niveau de ces parois 8.
[0036] Chaque paroi 8 délimitant les premières chambres 10 s’étend dans un plan d’allongement principal. Ce plan d’allongement principal est perpendiculaire à0 la direction d’allongement principal verticale du faisceau d’échange thermique
2. Plus spécifiquement, ce plan d’allongement principal des parois 8 s’étend longitudinalement et transversalement, c'est-à-dire parallèlement aux axes L et T. [0037] Chacune des premières chambres 10 est connectée à au moins une autre première chambre 10 de sorte que le fluide réfrigérant puisse circuler d’une première chambre 10 à une autre première chambre 10 à travers la pluralité de chambres 6. Cette configuration permet au fluide réfrigérant de circuler au
5 sein du faisceau d’échange thermique 4 entre une entrée de fluide réfrigérant et une sortie de fluide réfrigérant du faisceau d’échange thermique 2.
[0038] À l’instar des premières chambres 10, les deuxièmes chambres 12 sont interconnectées similairement de sorte que le fluide caloporteur puisse circuler d’une deuxième chambre 12 à une autre deuxième chambre 12 au sein du0 faisceau d’échange thermique 2.
[0039] Par ailleurs, il est à noter que le premier circuit et le deuxième circuit sont deux circuits distincts l’un de l’autre. En d’autres termes, le fluide réfrigérant circule strictement dans le premier circuit et le fluide caloporteur circule strictement dans le deuxième circuit. ^0040] En outre, le premier circuit comprend une pluralité de passes 14 par lesquelles circule le fluide réfrigérant. Selon l’invention, le faisceau d’échange thermique 2 comprend au moins trois passes 14. Dans le mode de réalisation représenté, le faisceau d’échange thermique 4 comprend quatre passes 14, bien entendu ce nombre de passes 14 peut être plus important sans sortir du contexte de la0 présente invention.
[0041] Chaque passe 14 comprend une pluralité de premières chambres 10 et est connectée par au moins une extrémité à un collecteur 16. Ainsi, le fluide réfrigérant est apte à circuler d’une passe 14 à une autre passe 14 en empruntant un collecteur 16. B0042] Le faisceau d’échange thermique 2 comprend une pluralité de collecteurs 16 s’étendant perpendiculairement au plan d’allongement principal des parois 8, c'est-à-dire parallèlement à la direction d’allongement principal verticale du faisceau d’échange thermique 2. Chaque collecteur 16 est associé et connecté à au moins une passe 14 et est connecté à une pluralité de premières chambres0 10. Cette connexion de chaque collecteur 16 à au moins une passe 14 permet d’assurer la circulation du fluide réfrigérant dans au moins l’une desdites passes 14 ou de permettre au fluide réfrigérant de sortir du faisceau d’échange thermique 2. [0043] Plus particulièrement, chaque collecteur 16 s’étend perpendiculairement au plan d’allongement principal depuis une paroi 8 et/ou jusqu’à une paroi 8 en étant superposée par rapport à au moins un autre collecteur 16. Plus spécifiquement, dans le mode de réalisation représenté chaque collecteur 16
5 s’étend radialement autour d’un axe d’allongement 18, plusieurs collecteurs 16 partageant le même axe d’allongement 18.
[0044] Le faisceau d’échange thermique 2 comprend un nombre d’axe d’allongement 18 égal au nombre de passes 14 moins une. Dans le cas présent, le faisceau d’échange thermique 2 comprend quatre passes 14 et trois axes d’allongement0 18, un axe d’allongement 18 distinct étant visible sur les figures 2 à 4. Ces axes d’allongement 18 sont répartis longitudinalement de part et d’autre des premières chambres 10 de sorte que le fluide réfrigérant circule dans le faisceau d’échange thermique 2 en empruntant les collecteurs 16 en formant un zigzag. É0045] Au sein desdits collecteurs 16 circule strictement le fluide réfrigérant. À cet effet, les parois 8 délimitant une deuxième chambre 12, dans laquelle circule le fluide caloporteur, se rejoignent au niveau d’un collecteur 16 de sorte à interdire le passage du fluide réfrigérant du collecteur 16 à ladite deuxième chambre 12. ^0046] En outre, les collecteurs 16 sont délimités par une pluralité de parois 8.
Chaque paroi 8 délimitant un collecteur 16 présente au moins un orifice, au moins une partie des orifices desdites parois 8 est alignée perpendiculairement au plan d’allongement principal des parois 8 et centrée sur un même axe d’allongement 18 de sorte à délimiter ledit collecteur 16. ^0047] De plus, l’une des parois 8 de la pluralité de parois 8 délimitant un collecteur 16 est pleine, c’est-à-dire dépourvue d’orifice centré sur l’axe d’allongement 30 associé audit collecteur 16. Cette paroi 8 pleine participe d’une part, à délimiter le collecteur 16 et d’autre part à délimiter une passe 14.
[0048] Il convient de noter que dans le mode de réalisation représenté, les orifices0 sont, une fois le faisceau d’échange thermique 4 obtenu entièrement par fabrication additive, usinées de sorte que chaque orifice soit circulaire. À cet effet, un procédé d’usinage par électroérosion est mis en œuvre pour usiner les ouvertures et obtenir des orifices circulaires. Pour se faire, le faisceau d’échange thermique 2 est usiné depuis l’extérieur autour des axes d’allongement 18 jusqu’à une paroi 8 pleine délimitant un collecteur 16.
[0049] Cet usinage par électroérosion conduit à former les ouvertures 4 conformément à ce qui a été décrit précédemment. En effet, l’électroérosion
5 est réalisée depuis l’extérieur du faisceau d’échange thermique 2 jusqu’à une paroi 8 plein délimitant une passe 14. On comprend que pour usiner l’ensemble des orifices des parois 8, l’électroérosion est réalisée depuis chacune des extrémités verticales du faisceau d’échange thermique 2.
[0050] En outre, tel que visible sur la figure 2, le faisceau d’échange thermique 20 comprend deux ouvertures 4 centrées sur l’axe d’allongement 18. Parmi ces ouvertures 4, une ouverture 4 est une ouverture d’entrée 20 par laquelle le fluide réfrigérant est apte à entrer dans le faisceau d’échange thermique 2. Il est à noter que la circulation du fluide réfrigérant dans le faisceau d’échange thermique 2 est représentée par des flèches pleines 13. I0051] L’autre ouverture 4, opposée selon la direction d’allongement principal verticale du faisceau d’échange thermique 2 à l’ouverture d’entrée 20 est formée lors de l’usinage des orifices des parois 8 conformément à ce qui a été décrit précédemment. Cette ouverture 4 est obturée par un moyen d’obturation 21 formant un bouchon venant se loger dans le bloc de connexion0 5 associé. Ce moyen d’obturation 21 comprend une rainure 23 s’étendant périphériquement par rapport au moyen d’obturation 21 et est destinée à loger un moyen d’étanchéité. Ce moyen d’étanchéité permet d’assurer l’étanchéité du faisceau d’échange thermique 2 et plus spécifiquement, de s’assurer que le fluide réfrigérant ne puisse pas s’échapper du collecteur 16 en empruntant5 l’ouverture 4.
[0052] Le fluide réfrigérant entrant dans le faisceau d’échange thermique 4 circule directement dans un collecteur d’entrée 22 connecté à une première passe 24. Le fluide réfrigérant est alors apte à circuler dans les premières chambres 10 de cette première passe 24. ^0053] La figure 3 représente une autre vue de coupe du faisceau d’échange thermique 2 selon le plan de coupe B-B visible sur la figure 1. Plus spécifiquement, cette vue de coupe permet de mettre en évidence un premier collecteur intermédiaire 26 du faisceau d’échange thermique 2 longitudinalement opposé au collecteur d’entrée 22. Ce premier collecteur intermédiaire 26 est connecté d’une part à la première passe 24 et d’autre part à une deuxième passe 28. Il est notable que l’ouverture 4 associée au premier collecteur intermédiaire 26, c’est-à-dire l’ouverture 4 débouchant d’un côté dans le premier collecteur
5 intermédiaire 26 et d’un côté opposé vers l’extérieur au faisceau d’échange thermique 2, est obturée par un moyen d’obturation 21 tel que décrit précédemment. Il est à noter que ce moyen d’obturation 21 est un composant rapporté du faisceau d’échange thermique 2
[0054] La figure 4 représente une autre vue de coupe du faisceau d’échange thermique 2 selon le plan de coupe C-C visible sur la figure 1. Plus spécifiquement, cette vue en coupe permet de mettre en évidence un deuxième collecteur intermédiaire 30 disposé du même côté longitudinal du faisceau d’échange thermique 2 que le collecteur d’entrée 22. Toutefois ce deuxième collecteur intermédiaire 30 s’étend radialement autour d’un axe d’allongement 185 distinct de l’axe d’allongement 18 autour duquel s’étend le collecteur d’entrée
22.
[0055] Ce deuxième collecteur intermédiaire 30 permet au fluide réfrigérant de circuler de la deuxième passe 28 à une troisième passe 32. On comprend que la deuxième passe 28 est connectée fluidiquement au premier collecteur intermédiaire 26 et au deuxième collecteur intermédiaire 30. Tel que visible sur les figures 3 et 4, la troisième passe 32 est reliée à un troisième collecteur intermédiaire 34, lui-même relié à une quatrième passe 36.
[0056] La quatrième passe 36 est quant à elle connectée fluidiquement à un collecteur de sortie 38 depuis lequel le fluide réfrigérant est apte à sortir du faisceau5 d’échange thermique au niveau d’une ouverture 4 qui est une ouverture de sortie 40.
[0057] Cette ouverture de sortie 40 permet au fluide réfrigérant de quitter le faisceau d’échange thermique 2 et, à titre d’exemple illustratif, de rejoindre un circuit d’alimentation en fluide. On comprend que cette ouverture de sortie 4 n’est pas obturée par un moyen d’obturation 21. On comprend de surcroit que toutes les ouvertures 4 distinctes de l’ouverture d’entrée 20 et de l’ouverture de sortie 40 sont obstruées par un moyen d’obturation 21. [0058] La présente invention atteint bien le but qu’elle s’était fixé en proposant un faisceau d’échange thermique adapté au prototypage et dont la fabrication en ce sens est peu onéreuse. Cette adaptabilité au prototypage est notamment obtenue par un faisceau d’échange thermique dont la circulation d’un fluide
5 réfrigérant au sein de plusieurs est permise par une pluralité de collecteurs permettant la circulation du fluide réfrigérant dans une pluralité de passes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Faisceau d’échange thermique (2) d’un échangeur de chaleur destiné à équiper un véhicule, le faisceau d’échange thermique (2) comprenant une pluralité de chambres (6) superposées les unes par rapport aux autres selon une direction de superposition, des premières chambres (10) de la pluralité de chambres (6) délimitant au moins en partie un premier circuit destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant et des deuxièmes chambres (12) de la pluralité de chambres (6) délimitant au moins en partie un deuxième circuit destiné à être parcouru par un fluide caloporteur, le premier circuit comprenant au moins trois passes (14) comprenant chacune plusieurs premières chambres (10) qui s’étendent parallèlement les unes aux autres, le faisceau d’échange thermique (2) comprenant une pluralité de collecteurs (16) dont au moins un desdits collecteurs (16) est en communication fluidique avec les premières chambres (10) d’au moins l’une desdites passes (14), chaque passe (14) étant reliée à au moins deux collecteurs (16) distincts l’un de l’autre de telle sorte que le fluide réfrigérant peut circuler d’un desdits collecteurs (16) à l’autre, le faisceau d’échange thermique (2) comprenant une pluralité d’ouvertures (4), chaque ouverture (4) s’ouvrant d’un côté vers l’extérieur du faisceau d’échange thermique (2) et de l’autre côté vers l’un desdits collecteurs (16), une ouverture (4) de la pluralité d’ouvertures étant une ouverture d’entrée (20) par laquelle le fluide réfrigérant est apte à entrer dans le faisceau d’échange thermique (2) et une autre ouverture (4) de la pluralité d’ouvertures étant une ouverture de sortie (40) par laquelle le fluide réfrigérant est apte à sortir du faisceau d’échange thermique (2), les ouvertures (4) de la pluralité d’ouvertures distinctes de l’ouverture d’entrée (20) et de l’ouverture de sortie (40) étant fermées par un moyen d’obturation (21).
2. Faisceau d’échange thermique (2) selon la revendication précédente, dans lequel au moins chaque chambre de la pluralité de chambres (6) est délimitée par une paroi (8), lesdites parois (8) étant venues de matière les unes avec les autres.
3. Faisceau d’échange thermique (2) selon la revendication précédente, dans lequel au moins la pluralité de parois (8) est obtenue par fabrication additive.
4. Faisceau d’échange thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen d’obturation (21) est un composant rapporté sur le faisceau d’échange thermique (2).
5. Faisceau d’échange thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins quatre passes (14), chaque collecteur (16) s’étendant autour d’un axe d’allongement (18), le faisceau d’échange thermique (2) comprenant un nombre d’axe d’allongement (18) distinct les uns des autres égal au nombre de passes (14) moins une.
6. Faisceau d’échange thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un moyen d’obturation (21) présente une rainure (23) s’étendant périphériquement par rapport au moyen d’obturation (21), ladite rainure (23) étant configurée pour loger un moyen d’étanchéité.
7. Faisceau d’échange thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un bloc de connexion (5) au travers duquel s’étend au moins l’une des ouvertures (4), le moyen d’obturation (21) étant au moins en partie logé dans le bloc de connexion (5).
8. Faisceau d’échange thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes en combinaison de la revendication 2, dans lequel chaque collecteur (16) est fermé d’un côté par au moins une paroi (8) délimitant une chambre de la pluralité de chambres (6), ladite paroi étant configurée pour interdire le passage du fluide réfrigérant d’une passe (14) à une passe (14) adjacente.
9. Faisceau d’échange thermique (2) selon la revendication précédente, dans lequel au moins un desdits collecteurs (16) est fermé d’un côté par une paroi (8) délimitant une des chambres de la pluralité de chambres (6) et de l’autre côté par le moyen d’obturation (21).
10. Faisceau d’échange thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la circulation du fluide réfrigérant entre au moins deux mêmes passes (14) adjacentes est opérée par au moins deux collecteurs (16) distincts.
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WO2013030395A1 (fr) * 2011-09-01 2013-03-07 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur a dispositif de fixation adaptable
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EP3792582A1 (fr) * 2019-09-13 2021-03-17 DENSO THERMAL SYSTEMS S.p.A. Methode d' homogenisation d'un refrigerant dans un echangeur de chaleur a plaques comprenant un collecteur d'entree avec un orifice

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