ECHANGEUR DE CHALEUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE

Description

[0001] Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, et la présente invention s'applique plus particulièrement, mais de manière non exclusive, aux échangeurs de chaleur utilisés dans les circuits de climatisation de ces véhicules.

[0002] L'état de la technique le plus proche est formé par les échangeurs de chaleur à deux circuits, dans lesquels un premier circuit contient un fluide caloporteur du type eau glycolée, et dans lesquels un second circuit contient un fluide réfrigérant, les calories étant transférées du fluide caloporteur au fluide réfrigérant. WO 2012/132924 A1 décrit un échangeur de chaleur selon le préambule de la revendication 1.

[0003] Le fluide réfrigérant actuellement le plus utilisé dans ce type d'échangeur est un composé fluoré connu sous la dénomination R134a. Ce fluide réfrigérant est habituellement maintenu dans un circuit fermé étanche du véhicule. Dans certaines situations, toutefois, ce fluide peut s'échapper dans l'atmosphère : c'est le cas, par exemple, lorsque le véhicule est accidenté, ou lorsque le véhicule est en fin de vie, ou encore lorsque le circuit réfrigérant présente une fuite. Or, ce fluide réfrigérant est connu pour contribuer de manière négative à l'effet de serre sur la planète.

[0004] Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé de remplacer le composé fluoré R134a par du dioxyde de carbone connu sous la dénomination R744 qui a un impact nettement moins négatif sur l'effet de serre de la planète que celui des composés fluorés évoqués plus haut. La mise en œuvre de ce fluide aux caractéristiques supercritique impose toutefois un certain nombre de contraintes techniques. En effet, le cycle thermodynamique du CO2 impose, pour l'obtention d'un effet réfrigérant correspondant aux exigences de l'application, la mise en œuvre de hautes pressions, typiquement de l'ordre de 160 bars. Les technologies d'échangeur à plaques utilisées pour des fluides réfrigérants fluorés ne résistent pas à ces pressions.

[0005] Le but de la présente invention est de proposer une solution simple, efficace et fiable pour réaliser un échange thermique performant entre un fluide caloporteur et un fluide réfrigérant supercritique tel qu'un dioxyde de carbone, solution qui soit en outre facile à assembler avant les opérations de soudage/brasage de l'échangeur de chaleur.

[0006] Dans ce but, l'invention a pour objet un échangeur de chaleur selon la revendication 1.

[0007] Selon un mode de réalisation privilégié de l'invention, le premier circuit comprend plusieurs canaux et le deuxième circuit comprend plusieurs tubes, et les tubes et canaux sont empilés alternativement les uns sur les autres.

[0008] Avantageusement, le tube multicanaux est un tube extrudé de faible hauteur, de l'ordre de quelques millimètres au maximum, notamment compris entre 1 et 3 millimètres. Selon un mode de réalisation de l'invention, le tube multicanaux comprend une pluralité de parois, et ces parois délimitent un ensemble de canaux qui s'étendent d'une extrémité longitudinale dudit tube multicanaux à l'autre. Avantageusement, les canaux ainsi délimités sont droits et alignés les uns à côté des autres.

[0009] Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux plaques formant un canal du premier circuit de l'échangeur de chaleur sont assemblées l'une à l'autre au moins par leur périphérie, notamment par un bord périphérique de ces plaques. Le premier circuit comprenant plusieurs canaux de ce type, deux plaques formant un premier canal du premier circuit et deux plaques formant un deuxième canal dudit premier circuit communiquent entre eux par des collets emmanchés l'un dans l'autre et assemblés de manière étanche. Le volume interne de canaux adjacents est ainsi mis en relation fluidique.

[0010] Chaque plaque entrant dans la formation d'un canal du premier circuit comporte deux orifices placés à chacune des extrémités longitudinales du canal et délimité chacun par un collet qui s'étend, une fois ladite plaque assemblée avec une plaque similaire pour former ledit canal, vers l'extérieur dudit canal, c'est-à-dire vers l'extérieur du volume interne délimité par deux plaques formant un canal.

[0011] Selon un mode de réalisation de l'invention, les plaques qui forment, par assemblage, le premier circuit, comprennent également un ou des renforts qui délimitent des passages de circulation du fluide caloporteur, ces renforts étant situés dans la portion centrale de la plaque appelée cuvette.

[0012] Selon une autre caractéristique de l'invention, le contact entre les éléments formant le premier circuit et les éléments formant le deuxième circuit est réalisé entre au moins une portion plane d'une plaque formant une partie d'un canal du premier circuit et au moins une partie d'une face extérieure d'un tube multicanaux formant le deuxième circuit.

[0013] Selon un aspect de l'invention, une direction selon laquelle s'étend au moins un canal formant le deuxième circuit dudit échangeur de chaleur et une direction passant par orifices ménagés à chaque extrémité longitudinale d'une plaque sont sensiblement perpendiculaires entre elles.

[0014] L'ensemble, ou la série, de premiers orifices et l'ensemble, ou la série, de deuxièmes orifices forment respectivement, une fois l'ensemble des canaux assemblés de manière étanche par lesdits collets, un premier passage tubulaire et second un passage tubulaire qui relient entre eux l'ensemble des volumes interne des canaux.

[0015] Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque plaque entrant dans la formation d'un canal du premier circuit comprend au moins une nervure qui délimite au moins un passage de circulation du fluide caloporteur. Une telle nervure présente également une fonction de renfort mécanique du canal. Selon un exemple, chaque nervure a sensiblement la forme d'un "V", formant ainsi un chevron.

[0016] Dans l'empilement intercalé des canaux et tubes multicanaux, chaque extrémité des tubes multicanaux dépasse de bords situés à la périphérie des plaques constitutives des canaux. On peut ainsi raccorder les tubes multicanaux à des boîtes collectrices sans entrer en interférence avec les plaques.

[0017] Selon l'invention, chaque plaque entrant dans la formation d'un canal du premier circuit comprend au moins une partie plane en contact avec une face extérieure d'un tube multicanaux. On garantit ainsi le transfert des calories du fluide caloporteur liquide vers le fluide réfrigérant supercritique, ou en sens contraire.

[0018] L'invention vise également un circuit de fluide caloporteur ou un circuit de fluide réfrigérant supercritique pour un véhicule automobile, caractérisée en ce que l'un et/ou l'autre de ces circuits comprend un échangeur de chaleur tel que détaillé ci-dessus.

[0019] 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 :

• la figure 1 est une vue en perspective extérieure de deux plaques entrant dans la formation d'un canal du premier circuit d'un échangeur de chaleur selon l'invention,
• la figure 2 est une vue en perspective rapprochée d'un détail de l'assemblage de deux canaux du premier circuit d'un échangeur de chaleur selon l'invention,
• la figure 3 est une vue en perspective de l'assemblage des canaux formant le premier circuit et des tubes formant le deuxième circuit d'un échangeur de chaleur selon l'invention,
• la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un tube multicanaux entrant dans la formation du deuxième circuit d'un échangeur de chaleur selon l'invention,
• la figure 5 est une vue rapprochée d'un détail du tube multicanaux représenté à la figure 4,
• la figure 6 est une vue en perspective de l'assemblage de deux éléments du premier circuit et d'un élément du deuxième circuit d'un échangeur de chaleur selon l'invention,
• la figure 7 est une vue schématique en perspective des deux circuits d'un échangeur selon l'invention, assemblés,
• et la figure 8 est une vue schématique de côté d'un échangeur de chaleur complet selon l'invention.

[0020] Il faut tout d'abord noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour la mettre en œuvre, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant.

[0021] Dans la suite de la description, la dénomination "intérieur" se réfère aux volumes dans lesquels circulent soit le fluide caloporteur soit le fluide réfrigérant.

[0022] La figure 1 montre une vue en perspective extérieure deux plaques 1 entrant dans la formation d'un canal A du premier circuit d'un échangeur de chaleur 100 selon l'invention, apte à être parcouru par un fluide caloporteur tel qu'un liquide glycolé, par exemple. Il faut comprendre ici qu'un canal A de ce premier circuit est formé de l'assemblage de ces deux plaques 1 tel que représenté par la figure 1.

[0023] Chaque plaque 1 est une plaque mince, avantageusement réalisée par emboutissage d'un matériau métallique de manière à former une cuvette 10 (visible sur la figure 2) de faible profondeur délimitée par un fond 12 et, en périphérie, par un bord 11. A titre indicatif, l'épaisseur de chaque plaque 1 est avantageusement de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, typiquement, mais de manière non limitative, 3/10^e à 7/10^e de millimètre. La profondeur de la cuvette 10 est avantageusement de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre à environ 1 millimètre. Le bord 11, surélevé par rapport au fond 12 de la cuvette 10 lorsque l'on regarde la partie intérieure de la plaque 1, forme un flan 110 de faible largeur, sensiblement parallèle au fond 12, et s'étendant vers l'extérieur de la cuvette 10. Une fois les deux plaques 1 assemblées pour délimiter un canal A, l'épaisseur de celui-ci mesurée au droit des cuvettes 10 est comprise entre 1 et 3 millimètres.

[0024] Selon le mode de réalisation, non exclusif, présenté par les figures, chaque plaque 1 a sensiblement la forme générale d'un hexagone dont deux côtés parallèles 1a et 1b sont plus longs que les autres côtés, les longueurs desdits autres côtés étant sensiblement égales entre elles.

[0025] Chaque plaque 1 est également percée de deux orifices, ci-après nommé premier orifice 13a et deuxième orifice 13b. Dans l'exemple illustré par les figures, les orifices 13a et 13b ont une forme oblongue et sont placés sensiblement à chaque extrémité de la plaque 1, sensiblement espacés de la longueur des côtés parallèles 1a et 1b. Ils sont également placés de telle manière que la plaque 1 présente au moins un plan de symétrie P. Dans l'exemple illustré par les figures, le plan de symétrie P est sensiblement perpendiculaire aux côtés parallèles de plus grande longueur 1a et 1b, et passe par le milieu de ces derniers.

[0026] Chaque orifice 13a, 13b présente, à sa périphérie, un collet 13c qui s'étend vers l'extérieur de la plaque 1, à l'opposé du sens dans lequel s'étend le bord 11 par rapport au fond 12 de la cuvette 10. Entre le premier orifice 13a et le deuxième orifice 13b, chaque plaque 1 peut présenter également une pluralité de nervures 14 dont chacune forme, au sein de la cuvette 10, une saillie dont la hauteur est légèrement inférieure à la profondeur de la cuvette 10. Selon le mode de réalisation de l'invention illustré par les figures, les nervures 14 sont agencées symétriquement par rapport au plan de symétrie P précédemment évoqué, et elles ont chacune la forme d'un "V". En d'autres termes, ces nervures 14 forment chacune un chevron. Par leur forme, ces nervures 14 ont un rôle de renfort mécanique et de rigidification de chaque plaque 1. Elles ont également un autre rôle qui sera précisé plus loin. Entre les nervures 14, le fond 12 de chaque plaque 1 est sensiblement plan.

[0027] Pour former un canal A du premier circuit de l'échangeur de chaleur selon l'invention destiné à être parcouru par le fluide caloporteur liquide, deux plaques 1 telles que décrites ci-dessus sont assemblées par leur bord 11. Plus précisément, les flans 110 des deux plaques 1 sont accolés et brasés entre eux, de manière à ce que les deux cuvettes 10 de chaque plaque 1 forment, ensemble, un volume interne V dans lequel le fluide caloporteur liquide est appelé à circuler. Etant donnée la profondeur de chaque cuvette 10, la hauteur d'un canal A est typiquement, mais de manière non limitative, de l'ordre de 1 à 3 millimètres. Il ressort toutefois de la description des plaques 1 qui précède que le volume interne V délimité par l'assemblage de ces dernières communique avec l'extérieur par les orifices 13a, 13b portés par celles-ci.

[0028] Selon une caractéristique, le premier circuit de l'échangeur de chaleur selon l'invention est constitué d'un empilement ou succession de plusieurs canaux tels que décrits ci-dessus. La figure 2 montre un détail de l'assemblage de deux plaques immédiatement adjacentes constitutives de deux canaux formant le premier circuit. Il apparaît sur la figure 2 que, lors de l'assemblage des deux canaux A adjacents, les orifices 13a ménagés sur les plaques 1 se trouvent en regard l'un de l'autre, et que leurs collets 13c, qui s'étendent alors l'un vers l'autre, coopèrent pour former une portion de passage permettant de faire communiquer entre eux les volumes internes V formés au sein des canaux adjacents. Lors de l'assemblage de ces canaux entre eux, les collets 13c, brasés ensemble, forment donc un passage étanche entre les volumes internes V desdits canaux délimités chacun par une paire de plaques 1. On notera que le collet 13c d'un premier canal A est emmanché dans le collet 13c d'un second canal A immédiatement adjacent. Ces passages étanches successifs forment, avec la succession des canaux assemblés pour former le premier circuit de l'échangeur de chaleur selon l'invention, un premier passage tubulaire 15a délimité par la série de premiers orifices 13a visible sur la figure 3 à travers lequel le fluide caloporteur peut circuler en vue d'entrer ou de sortir de chaque canal formant le premier circuit.

[0029] Chaque plaque 1 présentant un premier orifice 13a et un deuxième orifice 13b à chacune de ses extrémités, un second passage tubulaire 15b est formé de la même manière que le premier passage tubulaire 15a, comme le montre la figure 3, c'est-à-dire par la série de deuxième orifices 13b. Ces passages tubulaires 15a et 15b forment, avec la succession des volumes internes V des canaux A assemblés pour former le premier circuit de l'échangeur de chaleur 100 selon l'invention, le premier circuit de fluide caloporteur. On notera ici l'intérêt qu'il y a à ménager les premier orifices 13a et les deuxième orifices 13b de telle manière qu'ils soient aussi éloignés que possible l'un de l'autre sur chaque plaque 1, de manière à augmenter autant que possible la longueur parcourue par le fluide caloporteur et, ainsi, de manière à améliorer l'efficacité de l'échange thermique.

[0030] Un autre rôle des nervures 14 ménagées sur les plaques 1 apparaît également ici. La présence de ces nervures, en saillie au sein des différents volumes internes V des canaux A empilés, permet de perturber la circulation laminaire du fluide caloporteur en créant des turbulences de ce fluide au sein du volume interne V. Il s'ensuit une optimisation de la surface de contact entre le fluide caloporteur circulant et la surface interne des canaux A et, ainsi, une amélioration de l'efficacité de l'échange thermique par la génération de turbulences favorisant l'échange thermique entre le fluide liquide et les plaques 1 délimitant le canal A.

[0031] La figure 3 illustre également la présence d'une pluralité de tubes multicanaux B intercalés entre chaque canaux A du premier circuit. Les tubes multicanaux B sont raccordés de manière étanche à un ou des manchons d'entrée 7a et de sortie 7b tous deux raccordés à une unique bride 50. Entre ces manchons d'entrée 7a et de sortie 7b et les tubes multicanaux B se trouve une boîte collectrice 51 constituée d'un empilement de composants. L'un de ces composants est une première plaque 5 sur une face de laquelle les manchons d'entrée 7a et de sortie 7b sont directement solidarisés. Un autre composant est formé par une plaque intermédiaire 52 prise en sandwich entre la première plaque 5 et une plaque collectrice 6. Cette dernière comprend des bords longitudinaux repliés pour enserrer la première plaque et la maintenir ainsi l'empilement de composants.

[0032] Les figures 4 et 5 montrent des vues schématiques d'un tube multicanaux B entrant dans la formation du deuxième circuit de l'échangeur de chaleur 100 selon l'invention. Selon le mode de réalisation de l'invention, non exclusif, illustré par les figures, un tube multicanaux B, qui est avantageusement un tube extrudé, se présente sous la forme d'une plaque rigide 20 de forme générale sensiblement rectangulaire de grand côté L, de petit côté l, et d'épaisseur d. Selon l'invention, cette plaque comprend, en son épaisseur, un ensemble de parois 22, par exemple parallèle, de largeur h1 qui s'étendent, selon une direction D1 parallèle à celle du grand côté L du tube multicanaux B, d'une extrémité longitudinale à l'autre de la plaque 20.

[0033] Les parois 22 forment des ponts de matière entre deux grandes faces extérieures 33 et 34 définies par le grand côté L et le petit côté l. Les parois 22 délimitent entre elles, selon la direction D1, un ensemble de canaux 21 alignés parallèles entre eux qui s'étendent, également selon la direction D1, d'une extrémité longitudinale de la plaque 20 à l'autre, de manière à déboucher aux deux extrémités de celle-ci. En section selon un plan perpendiculaire au grand côté L du tube multicanaux B, et comme le montre plus précisément la figure 5, chacun des canaux 21 a une forme sensiblement oblongue dont la hauteur H est supérieure à la largeur h et légèrement inférieure à l'épaisseur d de la plaque rigide 20. Selon une direction D3 sensiblement parallèle à celle du petit côté l de la plaque rigide 20, les canaux 21 sont donc espacés entre eux de la largeur h1 de chaque paroi 22, et chacune de ces parois joue un rôle de renfort mécanique de l'ensemble du tube multicanaux B, les canaux 21 étant alignés côte à côte.

[0034] La figure 6 illustre plus précisément l'assemblage entre deux canaux A du premier circuit de l'échangeur de chaleur 100 selon l'invention et un tube multicanaux B du deuxième circuit de cet échangeur de chaleur. Il apparaît sur cette figure que le tube multicanaux B est intercalé entre les deux canaux A, et que le tube multicanaux B dépasse, en chacune de ses extrémités, des bords longitudinaux 1a, 1b de plus grande longueur de chacun des canaux A. Plus précisément, et comme il a été évoqué plus haut, la paroi extérieure de la cuvette 10 ménagée dans chaque plaque 1 entrant dans la formation d'un canal A est, entre les nervures 14 que cette plaque porte, sensiblement plan. Selon l'invention, au moins une portion 35 de ces parties planes est en contact direct, notamment par brasage, avec une face extérieure 33 ou 34 du tube multicanaux B immédiatement adjacent.

[0035] Avantageusement, les dimensions des collets 13c des canaux A adjacents et l'épaisseur d de chaque tube multicanaux B sont définies de telle manière que l'insertion de ces tubes entre deux canaux A adjacents soit possible en laissant un espace de faible dimensions tel qu'il soit possible de réaliser alors un contact direct par simple soudage ou brasage entre tube multicanaux B du deuxième circuit et plaques 1 des canaux du premier circuit. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, non limitatif, l'épaisseur d de chaque plaque 20 est de l'ordre de 1 à 3 millimètres, correspondant ainsi à l'espace qui sépare deux canaux A immédiatement adjacent du premier circuit.

[0036] Comme le montrent les figures 3, 7 et 8, les premier et deuxième circuits d'un échangeur de chaleur 100 selon l'invention sont formés d'une succession de canaux A et de tubes multicanaux B intercalés entre deux canaux adjacents, les passages tubulaires 15a et 15b définissant une entrée et une sortie du fluide caloporteur dans le premier circuit et, ainsi une direction générale de circulation dudit fluide dans ledit premier circuit.

[0037] Le fluide réfrigérant supercritique circule dans les canaux 21 des tubes multicanaux B dans le deuxième circuit. En référence aux figures 7 et 8, une joue d'entrée 3 est combinée à une première plaque 1 de manière à définir une zone d'entrée du fluide caloporteur dans le premier circuit. La joue d'entrée 3 présente une épaisseur supérieure à l'épaisseur d'une plaque 1 et forme ainsi un renfort mécanique pour l'échangeur de chaleur. La joue d'entrée 3 reçoit une tubulure d'entrée 31 délimitant également l'un des passages tubulaires 15a ou 15b.

[0038] L'échangeur de chaleur 100 selon l'invention comprend encore une joue de sortie 4 assemblée de manière étanche à une plaque 1. Cette joue de sortie 4 supporte une tubulure de sortie 41 délimitant le second passage tubulaire 15b. Le fluide caloporteur entre donc dans le premier circuit par la tubulure d'entrée 31, circule dans le premier passage tubulaire 15, puis se réparti dans chaque canaux A, pour être collecté par le second passage tubulaire 15b, et finalement sortir de l'échangeur de chaleur 100 par la tubulure de sortie 41.

[0039] Selon le mode de réalisation avantageux illustré par les figures, l'entrée et la sortie du circuit du fluide caloporteur sont situées chacune à une extrémité de l'échangeur de chaleur 100 selon l'invention, selon la direction d'empilement de l'ensemble canaux-tubes multicanaux.

[0040] De même, les tubes multicanaux B sont raccordés, en chacune de leurs extrémités, à une boîte collectrice 51 telle que décrite en rapport avec la figure 3 ci-dessus. Une seule de deux boîtes collectrice est relié à un ensemble de manchons d'entrée et de sortie 7a et 7b, qui assurent la circulation du fluide réfrigérant supercritique au sein du deuxième circuit de l'échangeur de chaleur selon l'invention. On comprend ainsi que les manchons d'entrée et de sortie 7a et 7b du deuxième circuit sont situés d'un même côté de l'échangeur de chaleur, définissant ainsi une configuration "en U" de ce deuxième circuit. La boîte collectrice dépourvue de manchons d'entrée et de sortie 7a et 7b, dite boîte collectrice de récupération 53, assure la récupération du fluide réfrigérant supercritique arrivant par une partie des canaux 21 du tubes multicanaux B. Cette boîte collectrice dirige alors ce fluide de manière à ce qui pénètre dans l'autre partie des canaux 21 pour se diriger vers la boîte collectrice 51, dite boîte collectrice d'entrée.

[0041] Selon l'invention, et comme le montre la figures 6, une direction générale D2 de circulation du fluide caloporteur dans les canaux A constitutifs du premier circuit est définie par une droite passant par le premier orifice 13a et le deuxième orifice 13b d'une même plaque 1. Cette direction D2 est perpendiculaire, ou sensiblement perpendiculaire, à la direction générale D1 de circulation du fluide réfrigérant supercritique dans les tubes multicanaux B, définie par l'orientation des canaux 21 des tubes multicanaux B. En d'autres termes, au moins un canal A du premier circuit et au moins un tube multicanaux B du deuxième circuit sont agencés dans l'échangeur de chaleur 100 de manière à ce que leur parcours de fluide respectif soit perpendiculaire, ou sensiblement perpendiculaire.

[0042] Le processus de réalisation d'un échangeur de chaleur 100 selon l'invention peut être le suivant : empilement des canaux A et tubes multicanaux B de manière à former un corps d'échange thermique, formant respectivement le premier et le deuxième circuit de fluides, pré-assemblage des boîtes collectrices 51, pré-assemblage des tubulures d'entrée 31 et de sortie 41 sur l'empilement de tubes multicanaux B, pré-assemblage des manchons d'entrée 7a et de sortie 7 sur l'empilement des canaux A, puis brasage ou soudage de l'ensemble dans un four approprié.

[0043] L'invention permet donc de réaliser un échangeur monobloc simple et dont les éléments dans lesquels circule le fluide réfrigérant supercritique sont conçus pour supporter les hautes pressions nécessaires à la mise en œuvre de ce dernier, tout en offrant des performances élevés d'échange thermique. Selon le mode de réalisation décrit, les opérations de fabrication des différents éléments des circuits de l'échangeur de chaleur comme l'emboutissage des plaques formant les canaux du circuit du fluide caloporteur, l'extrusion des tubes multicanaux, le brasage des éléments assemblés, les étapes de pré-assemblage et l'étape finale de brasage sont, en outre, simples, et d'un coût maîtrisé pour une réalisation en grande série. Un tel échangeur de chaleur 100 reste donc économiquement viable pour une production en grande série, comme c'est notamment le cas dans le monde de l'automobile de série. De plus, un tel échangeur est d'un encombrement restreint, ce qui facilite son intégration dans un véhicule, et permet son installation sur une large variété de véhicules.

[0044] Il est bien sûr à noter que l'invention ne saurait se réduire aux moyens et configurations décrits et illustrés. En particulier, si, dans l'exemple décrit par le présent document, les manchons d'entrée et de sortie 7a et 7b du deuxième circuit de l'échangeur de chaleur 100 selon l'invention sont situés du même côté de cet échangeur, définissant une circulation du fluide réfrigérant en "U", une telle configuration n'est pas exclusive, et les manchons d'entrée et de sortie du deuxième circuit peuvent être agencés pour définir une configuration en "I" sans que cela nuise à l'invention. Dans ce cas de figure, un manchon d'entrée 7a est solidarisé à une première boîte collectrice 51, et un manchon de sortie 7b est solidarisé à une seconde boîte collectrice 53. Toute autre configuration respective des manchons ou tubulures d'entrée et de sortie du premier ou du deuxième circuit peut également être mise en œuvre, tant qu'elle contribue à optimiser la circulation des fluides caloporteur et réfrigérant supercritique et, ainsi, l'efficacité de l'échange thermique. De même, toute forme générale autre qu'hexagonal peut être donnée aux plaques 1 entrant dans la formation des canaux A, dans la mesure où les spécificités de ces plaques décrites ici au regard de l'invention sont respectées.

Revendications

1. Echangeur de chaleur (100) comprenant un premier circuit destiné à être parcouru par un fluide caloporteur liquide et un deuxième circuit destiné à être parcouru par une fluide réfrigérant supercritique, caractérisé en ce que le premier circuit est formé par au moins un canal (A) délimité par au moins deux plaques (1), et en ce que le deuxième circuit est formé par au moins un tube multicanaux (B), ledit au moins un canal (A) étant en contact avec ledit au moins un tube multicanaux (B), dans lequel chaque plaque (1) entrant dans la formation d'un canal (A) du premier circuit comporte deux orifices (13a, 13b) placés à chacune de ses extrémités longitudinales; caractérisé en ce que chacun des orifices et délimité par un collet (13c) qui s'étend, une fois ladite plaque assemblée avec une plaque similaire pour former ledit canal (A), vers l'extérieur dudit canal (A), dans lequel les canaux (A) du premier circuit communiquent entre eux par les collets (13c) assemblés entre eux par emmanchement.

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier circuit comprend plusieurs canaux (A), en ce que le deuxième circuit comprend plusieurs tubes multicanaux (B), et en ce que les tubes multicanaux (B) et canaux (A) sont empilés alternativement les uns sur les autres.

3. Echangeur de chaleur selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque tube multicanaux (B) est un tube extrudé dont l'épaisseur (d) est comprise entre 1 et 3 millimètres.

4. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque tube multicanaux (B) comprend une pluralité de parois (22) qui délimitent entre elles un ensemble de canaux (21) qui s'étendent d'une extrémité dudit tube multicanaux (B) à l'autre.

5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les parois (22) et canaux (21) de chaque tube multicanaux (B) s'étendent, selon une direction générale (D1), droits et alignés parallèlement les uns à côté des autres.

6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la direction (D1) selon laquelle s'étendent au moins un canal (21) formant le deuxième circuit dudit échangeur et une direction (D2) passant par orifices (13a, 13b) ménagés à chaque extrémité longitudinale d'une plaque (1) sont sensiblement perpendiculaires entre elles.

7. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que deux plaques (1) formant un canal (A) du premier circuit sont assemblées l'une avec l'autre de manière étanche au moins par leur bord (11).

8. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une pluralité de premiers orifices (13a) et une pluralité de second orifices (13b) forment respectivement, une fois l'ensemble des canaux (A) assemblés de manière étanche par lesdits collets (13c), un premier passage tubulaire (15a) et second un passage tubulaire (15b) qui relient entre eux l'ensemble des volumes internes (V) des canaux (A).

9. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque plaque (1) entrant dans la formation d'un canal (A) du premier circuit comprend au moins une nervure (14) qui délimite au moins un passage de circulation du fluide caloporteur.

10. Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque nervure (14) a sensiblement la forme d'un "V".

11. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que, dans l'empilement intercalé des canaux (A) et tubes multicanaux (B), chaque extrémité des tubes multicanaux (B) dépasse de bords (11) situés à la périphérie des plaques (1) constitutives des canaux (A).

12. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que chaque plaque (1) entrant dans la formation d'un canal (A) du premier circuit dudit échangeur comprend au moins une partie plane (35) en contact avec une face extérieure (33) d'un tube multicanaux (B).

13. Circuit de fluide caloporteur pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.

14. Circuit de fluide réfrigérant supercritique pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.

Ansprüche

1. Wärmetauscher (100), welcher einen ersten Kreislauf, der dazu bestimmt ist, von einem flüssigen Wärmeträgerfluid durchströmt zu werden, und einen zweiten Kreislauf, der dazu bestimmt ist, von einem überkritischen Kältemittel durchströmt zu werden, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kreislauf von wenigstens einem Kanal (A) gebildet wird, der von wenigstens zwei Platten (1) begrenzt wird, und dadurch, dass der zweite Kreislauf von wenigstens einem Mehrkanalrohr (B) gebildet wird, wobei der wenigstens eine Kanal (A) sich in Kontakt mit dem wenigstens einen Mehrkanalrohr (B) befindet, wobei jede Platte (1), die an der Bildung eines Kanals (A) des ersten Kreislaufs beteiligt ist, zwei Öffnungen (13a, 13b) aufweist, die jeweils an einem ihrer Längsenden angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass jede der Öffnungen von einem Kragen (13c) begrenzt wird, welcher sich, nachdem die Platte mit einer ähnlichen Platte zusammengebaut worden ist, um den Kanal (A) zu bilden, zur Außenseite des Kanals (A) hin erstreckt, wobei die Kanäle (A) des ersten Kreislaufs über die durch Einstecken miteinander verbundenen Kragen (13c) miteinander in Verbindung stehen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kreislauf mehrere Kanäle (A) umfasst, dadurch, dass der zweite Kreislauf mehrere Mehrkanalrohre (B) umfasst, und dadurch, dass die Mehrkanalrohre (B) und die Kanäle (A) abwechselnd übereinandergestapelt sind.

3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mehrkanalrohr (B) ein extrudiertes Rohr ist, dessen Dicke (d) zwischen 1 und 3 Millimetern liegt.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mehrkanalrohr (B) mehrere Wände (22) umfasst, welche einen Satz von Kanälen (21) voneinander abgrenzen, welche sich von einem Ende des Mehrkanalrohres (B) zum anderen erstrecken.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wände (22) und Kanäle (21) jedes Mehrkanalrohres (B) in einer allgemeinen Richtung (D1) gerade und parallel ausgerichtet nebeneinander erstrecken.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung (D1), in der sich wenigstens ein den zweiten Kreislauf des Wärmetauschers bildender Kanal (21) erstreckt, und eine Richtung (D2), die durch an jedem Längsende einer Platte (1) ausgebildete Öffnungen (13a, 13b) verläuft, im Wesentlichen zueinander senkrecht sind.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Platten (1), die einen Kanal (A) des ersten Kreislaufs bilden, wenigstens über ihren Rand (11) dicht miteinander verbunden sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Öffnungen (13a) und mehrere zweite Öffnungen (13b), nachdem der Satz der Kanäle (A) über die Kragen (13c) dicht verbunden worden ist, einen ersten rohrförmigen Durchgang (15a) bzw. einen zweiten rohrförmigen Durchgang (15b) bilden, welche die Gesamtheit der Innenvolumina (V) der Kanäle (A) miteinander verbinden.

9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Platte (1), die an der Bildung eines Kanals (A) des ersten Kreislaufs beteiligt ist, wenigstens eine Rippe (14) umfasst, welche wenigstens einen Strömungsdurchgang des Wärmeträgerfluids begrenzt.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rippe (14) im Wesentlichen die Form eines "V" hat.

11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ineinander geschachtelten Stapel der Kanäle (A) und Mehrkanalrohre (B) jedes Ende der Mehrkanalrohre (B) über Ränder (11) übersteht, die sich am Umfang der Platten (1) befinden, die Bestandteil der Kanäle (A) sind.

12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Platte (1), die an der Bildung eines Kanals (A) des ersten Kreislaufs des Wärmetauschers beteiligt ist, wenigstens einen ebenen Teil (35) umfasst, der sich mit einer Außenseite (33) eines Mehrkanalrohres (B) in Kontakt befindet.

13. Wärmeträgerfluidkreislauf für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Wärmetauscher (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.

14. Kreislauf eines überkritischen Kältemittels für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Wärmetauscher (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.

Claims

1. Heat exchanger (100) comprising a first circuit intended to be passed through by a liquid heat-transfer fluid and a second circuit intended to be passed through by a supercritical coolant, characterized in that the first circuit is formed by at least one channel (A) delimited by at least two plates (1), and in that the second circuit is formed by at least one multichannel tube (B), said at least one channel (A) being in contact with said at least one multichannel tube (B), wherein each plate (1) involved in the formation of a channel (A) of the first circuit comprises two orifices (13a, 13b) placed at each of its longitudinal ends; characterized in that each of the orifices is delimited by a neck (13c) which extends, once said plate is assembled with a similar plate to form said channel (A), outward from said channel (A), wherein the channels (A) of the first circuit communicate with one another by the necks (13c) fitted together by press-fitting.

2. Heat exchanger according to Claim 1, characterized in that the first circuit comprises several channels (A), in that the second circuit comprises several multichannel tubes (B), and in that the multichannel tubes (B) and channels (A) are stacked alternately one on top of the other.

3. Heat exchanger according to one or the other of Claims 1 and 2, characterized in that each multichannel tube (B) is an extruded tube whose thickness (d) is between 1 and 3 millimetres.

4. Heat exchanger according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that each multichannel tube (B) comprises a plurality of walls (22) which delimit between them a set of channels (21) which extend from one end of said multichannel tube (B) to the other.

5. Heat exchanger according to Claim 4, characterized in that the walls (22) and channels (21) of each multichannel tube (B) extend, in a general direction (D1), straight and aligned parallel alongside one another.

6. Heat exchanger according to Claim 5, characterized in that the directions (D1) in which at least one channel (21) forming the second circuit of said exchanger and a direction (D2) passing through orifices (13a, 13b) formed at each longitudinal end of a plate (1) extend are substantially at right angles to one another.

7. Heat exchanger according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that two plates (1) forming a channel (A) of the first circuit are assembled tightly with one another at least by their edge (11).

8. Heat exchanger according to Claim 1, characterized in that a plurality of first orifices (13a) and a plurality of second orifices (13b) form, respectively, once all of the channels (A) are assembled tightly by said necks (13c), a first tubular passage (15a) and a second tubular passage (15b) which link all the internal volumes (V) of the channels (A) to one another.

9. Heat exchanger according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that each plate (1) involved in the formation of a channel (A) of the first circuit comprises at least one rib (14) which delimits at least one heat-transfer fluid circulation passage.

10. Heat exchanger according to Claim 9, characterized in that each rib (14) is substantially "V" shaped.

11. Heat exchanger according to any one of Claims 1 to 13, characterized in that, in the interleaved stack of the channels (A) and multichannel tubes (B), each end of the multichannel tubes (B) extends beyond edges (11) situated at the periphery of the plates (1) constituting the channels (A).

12. Heat exchanger according to any one of Claims 1 to 11, characterized in that each plate (1) involved in the formation of a channel (A) of the first circuit of said exchanger comprises at least one flat part (35) in contact with an outer face (33) of a multichannel tube (B).

13. Heat-transfer fluid circuit for a motor vehicle, characterized in that it comprises a heat exchanger (100) according to any one of Claims 1 to 12.

14. Supercritical coolant circuit for a motor vehicle, characterized in that it comprises a heat exchanger (100) according to any one of Claims 1 to 12.

Dessins