Brevet FR2917819A1 — publié le 20081226

Titre : Module d'échange de chaleur pour deux circuits d'échange de chaleur La présente invention concerne un échangeur de chaleur destiné à 5 refroidir un fluide circulant dans un circuit grâce à un flux d'air. Elle a plus particulièrement comme objet, mais non exclusivement, un module d'échange de chaleur pour véhicules automobiles comportant deux circuits distincts d'échange de chaleur, dans lesquels circulent un même fluide caloporteur (fluide transportant de la chaleur), le fluide de ces deux circuits 10 étant refroidi par un même flux d'air. On connaît à l'heure actuelle un multi-échangeur à fluide identique dans les deux circuits thermiques tel que présenté dans le document EP155886. Une telle réalisation est un module d'échange de chaleur destiné à être parcouru par au moins un fluide caloporteur d'une première et d'une 15 deuxième boucle d'échange de chaleur, ledit fluide étant le même dans les deux boucles, ledit module comprenant au moins deux échangeurs de chaleur possédant chacun une boîte collectrice d'entrée, une boîte collectrice de sortie, un faisceau d'échange de chaleur dans lequel circule ledit fluide caloporteur en relation avec lesdites boîtes, lesdits faisceaux étant propres à être balayés 20 successivement par un même flux d'air. L'inconvénient principal de ce type d'échangeurs de chaleur réside dans le fait que leurs boîtes collectrices sont entièrement réalisées en aluminium, ce qui les rend coûteuse, en particulier à cause de leurs fabrications plus complexe. En effet, il est notamment nécessaire de rapporter 25 des moyens de fixation ainsi que les tubulures nécessaires pour l'entrer et la sortie du ou des fluides. La présente invention entend remédier aux inconvénients des échangeurs de chaleur existants en proposant une réalisation particulière apte à autoriser l'utilisation d'une autre matière que l'aluminium, et plus précisément 30 une matière non-métallique, à savoir le plastique. Ainsi, l'invention concerne un module d'échange de chaleur destiné à être parcouru par au moins un fluide caloporteur d'une première et d'une deuxième boucle d'échange de chaleur, ledit fluide étant le même dans les deux boucles, ledit module comprenant au moins deux échangeurs de chaleur possédant chacun une boîte collectrice d'entrée, une boîte collectrice de sortie, un faisceau d'échange de chaleur dans lequel circule ledit fluide caloporteur en relation avec lesdites boîtes, lesdits faisceaux étant propres à être balayés successivement par un même flux d'air, caractérisé en ce que les boîtes collectrices d'entrée et de sortie sont communes aux deux échangeurs de chaleur. On entend par l'expression boîtes collectrices d'entrée et de sorties communes le fait que ces boîtes collectrices sont constituées du ou de ces mêmes éléments, autrement dit le ou les éléments utilisé(s) constitue(nt) la structure, ou la constitution de ces boîtes collectrices. Grâce à l'invention et le fait que le module d'échange de chaleur soit apte à la circulation de deux fluides identiques, on peut prévoir sans mesure particulière que la plaque collectrice soit commune aux deux rangs de tubes de chacun des circuits thermique, respectivement basse et haute températures. En effet, les phénomènes de dilatation thermique dans un multiéchangeur, c'est-à-dire incluant au moins deux fluides circulant dans deux circuits distincts, sont très différents lorsque ces deux fluides sont différents et lorsque ces deux fluides sont identiques. Lorsque ces deux fluides sont identiques (c'est-à-dire mêmes caractéristiques thermiques : conduction, conversion et rayonnement de chaleur), même à des températures différentes, les dilatations thermiques sont bien moindres que lorsque ces deux fluides sont de nature différente et par ailleurs à des températures différentes. Ainsi, la plaque collectrice commune aux deux rangs de tubes de chacun des circuits thermiques de fluide n'est rendu possible que lorsque les fluides de deux circuits sont les mêmes. Par ailleurs, la présente invention permet l'utilisation d'un couvercle en plastique, en particulier pour la partition longitudinale et/ou la ou les partition(s) transversales/axiales, ce qui réduit sensiblement les coûts de matière ainsi que les coûts de fabrication car le plastique est plus facile à travailler pour la conception d'une boîte de forme particulière. Relativement au procédé de fabrication, on notera que le procédé de réalisation d'une boîte collectrice selon l'invention n'est pas modifié ou complexifié par rapport à l'art antérieur. D'autres particularités ou caractéristiques sont présentées dans la suite : - lesdites boîtes collectrices d'entrée et de sortie sont munies d'une plaque collectrice et d'un couvercle ; - le susdit couvercle est en plastique ; - le susdit couvercle ou la boîte collectrice d'entrée et de sortie comprend une paroi de partition longitudinale formant deux sous-collecteurs 10 distincts ; -la plaque collectrice comprend deux séries d'orifices respectivement pour la réception de tubes de chacun desdits faisceaux d'échange de chaleur ; -la plaque collectrice présente une gorge, située entre les deux 15 séries d'orifices, apte à loger un joint d'étanchéité coopérant avec la paroi de partition longitudinale ; - les deux sous-collecteurs ne présentent pas des dimensions égales/identiques ; le plus petit des deux souscollecteurs étant destiné au circuit haute température HT ; 20 - le susdit couvercle ou boîte collectrice d'entrée et de sortie comprend au moins une paroi axiale apte à former deux compartiments dans un sous-collecteur ; la cloison de partition longitudinale présente une section de matière décroissante en direction de la plaque collectrice ; 25 - la plaque collectrice est métallique, en particulier en aluminium ; - le couvercle ou boîte collectrice d'entrée et de sortie est fixé à la plaque collectrice par sertissage, par exemple de dents ou analogues présentes sur la plaque collectrice. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre 30 d'exemple non limitatif, en faisant référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 représente un collecteur selon l'invention réceptionnant deux rangées de tubes ; - La figure 2 est une vue schématique d'en haut considérant les deux rangées de tubes et leur séparation par la cloison longitudinale issue du couvercle du collecteur ; - La figure 3 illustre un autre collecteur selon l'invention vue d'en haut avec une cloison transversale ou axiale. Le collecteur choisi pour illustrer l'invention comprend un couvercle 1 et une plaque collectrice 2. Ces deux éléments 1, 2 sont communs aux deux rangées de tubes 3, 4, donc aux deux circuits d'échange de chaleur et forment indifféremment le collecteur d'entrée ou de sortie pour l'un et/ou l'autre de ces deux circuits d'échange de chaleur. Le couvercle 1 est en matière plastique, par exemple en polyamide, et présente une section de forme sensiblement semi-circulaire avec une branche linéaire 5 s'étendant de sa périphérie ou contour. Ce couvercle 1 comprend des extrémités de forme sensiblement parallélépipédique 6, légèrement décalées des extrémités issues de la section circulaire du couvercle. Ces extrémités parallélépipédiques 6 permettent ou sont adaptées pour le sertissage du couvercle 1 sur la plaque collectrice 2. En effet, la plaque collectrice 2 s'étend sensiblement de façon coplanaire, et classique, dans sa partie destinée à la réception des extrémités de tubes de chacune des rangées 3, 4 et comprend à ses extrémités respectivement une partie recourbée 7 destinée à accueillir ou loger les extrémités parallélépipédiques. Par ailleurs, les parties recourbées 7 de la plaque collectrice 2 se terminent par des dents 8, ou analogues, de sertissage destinées à être serties sur les extrémités parallélépipédiques 6 du couvercle 1 et fixer ses deux éléments 1 et 2 entre eux. Accessoirement, il sera prévu un élastomère ou joint d'étanchéité 9 destiné à améliorer le sertissage/fixation en évitant toute fuite de fluide. La plaque collectrice 2 comprend ici deux séries d'orifices pour la réception de chacun des faisceaux d'échange de chaleur 3, 4, en l'occurrence les extrémités de tubes. Ces deux rangées d'orifices sont alignées de sorte que les orifices, ou leurs rangées respectives, présentent le même pas. La cloison longitudinale 5 présente une section de matière décroissante en direction de la plaque collectrice 2. A la base de la cloison longitudinale 5, c'est-à-dire du côté de la plaque collectrice 2, on pourra prévoir de disposer également (à l'instar de la fixation des parties parallélépipédiques 6 avec la plaque collectrice 2) un joint d'étanchéité 9 dans une gorge 13, prévue entre les deux séries d'orifices de la plaque collectrice 2, destiné à éviter le mélange des fluides de chacune des boîtes collectrices 10, 11. On pourra envisager que le joint d'étanchéité 9 prévu pour le sertissage de la plaque collectrice 2 sur le couvercle 1 et le joint d'étanchéité 9 prévu dans la gorge 13 soient un seul et même joint s'étendant sur toute la longueur de la gorge 13 et sur toute la périphérie de la plaque collectrice 2. Bien entendu, on pourra également prévoir que le joint d'étanchéité disposé dans la gorge 13 soit distinct de celui disposé sur le pourtour de la plaque collectrice 2. Dans l'exemple choisi pour illustrer l'invention, le module de l'invention comprend deux circuits d'échange de chaleur, donc deux rangées de tubes 3, 4. La rangée de tubes 4 pour laquelle ces derniers présentent les plus petites dimensions, normalement exclusivement en largeur, correspond au circuit à haute température (circuit HT), c'est-à-dire au circuit présentant le fluide dont la chaleur est la plus importante/grande. La cloison longitudinale 5 est ici issue directement du moulage formant l'ensemble du couvercle 1 mais on pourrait bien entendu envisager que cette cloison 5 soit rapportée et fixée au contour (ou périphérie) du couvercle 1. Par ailleurs, comme représenté sur la figure 3 avec un exemple d'une seule et unique cloison transversale/axiale 12, le couvercle 1 selon l'invention pourra comprendre une ou plusieurs cloisons transversales ou axiales 12 destinées à former autant de circuits d'échange de chaleur ou, pour un même circuit, autant de passes que désirées. On choisi ici d'illustrer 6 2917819 l'invention avec deux sous-collecteurs 10, 11 qui ne présentent pas des dimensions égales, en l'occurrence le plus petit des deux sous-collecteurs 11 est destiné au circuit haute température. Bien entendu, on pourra prévoir que ces deux sous-collecteurs 10, 11 présentent des dimensions égales, c'est-à-dire 5 notamment que la cloison de répartition 5 s'étende rigoureusement au milieu, ou au centre, du couvercle 1 afin de séparer le collecteur en deux parties identiques. Le module d'échanges de chaleur sera idéalement utilisé pour un même fluide caloporteur. Le fluide des différents circuits d'échange de chaleur 10 pourra consister en un mélange d'eau et de glycol, mélange formant eau de refroidissement classiquement utilisé pour les moteurs à combustion des véhicules automobiles. L'un et/ou l'autre des deux circuits d'échange de chaleur pourra par exemple être destiné à refroidir le moteur à combustion du véhicule, à refroidir l'huile utilisé par exemple pour la boîte automatique de 15 changement de vitesse ou à refroidir l'air de suralimentation. Revendications 1. Module d'échange de chaleur destiné à être parcouru par au moins un fluide caloporteur d'une première et d'une deuxième boucle d'échange de chaleur, ledit fluide étant le même dans les deux boucles, ledit module comprenant au moins deux échangeurs de chaleur possédant chacun une boîte collectrice d'entrée (10, 11), une boîte collectrice de sortie (10, 11), un faisceau d'échange de chaleur (3, 4) dans lequel circule ledit fluide caloporteur en relation avec lesdites boîtes (10, 11), lesdits faisceaux (3, 4) étant propres à être balayés successivement par un même flux d'air, caractérisé en ce que les boîtes collectrices d'entrée et de sortie (10, 11) sont communes aux deux échangeurs de chaleur. 2. Module d'échange de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 lesdites boîtes collectrices d'entrée et de sortie (10, 11) sont munies d'une plaque collectrice (2) et d'un couvercle (1). 3. Module d'échange selon la revendication 2, caractérisé en ce que le susdit couvercle (1) est en plastique. 4. Module d'échange selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le susdit couvercle (1) ou la boîte collectrice d'entrée et de sortie (10, 11) comprend une paroi de partition longitudinale (5) formant deux sous-collecteurs distincts (10 et 11). 25 5. Module d'échange selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque collectrice (2) comprend deux séries d'orifices respectivement pour la réception de tubes de chacun desdits faisceaux d'échange de chaleur (3, 4). 30 6. Module d'échange selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la plaque collectrice (2) présente une gorge (13), située entre les deux séries 7 20d'orifices, apte à loger un joint d'étanchéité (9) coopérant avec la paroi de partition longitudinale (5). 7. Module d'échange selon la revendication 4 ou 6, caractérisé en ce que les deux sous-collecteurs (10, 11) ne présentent pas des dimensions égales ; le plus petit des deux sous-collecteurs (11) étant destiné au circuit haute température HT. 8. Module d'échange selon la revendication 4, 6 ou 7, caractérisé en ce que le susdit couvercle (1) ou boîte collectrice d'entrée et de sortie (10, 11) comprend au moins une paroi transversale/axiale (12) apte à former deux compartiments dans un sous-collecteur (10). 9. Module d'échange selon l'une quelconque des revendications 4, ou 6 à 8, caractérisé en ce que la cloison de partition longitudinale (5) présente une section de matière décroissante en direction de la plaque collectrice (2). 10. Module d'échange selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la plaque collectrice (2) est métallique, en particulier en aluminium. 11. Module d'échange selon la revendication 2, 3 ou 10, caractérisé en ce que le couvercle (1) ou boîte collectrice d'entrée et de sortie (10, 11) est fixé à la plaque collectrice par sertissage, par exemple de dents (8) ou analogues présentes sur la plaque collectrice (2). 25