Brevet FR3124588A1 — publié le 20221230

Echangeur thermique pour véhicule automobile L'invention concerne un échangeur thermique (100) pour véhicule automobile, comprenant : un premier circuit (110) destiné à être parcouru par un fluide caloporteur et comprenant un premier collecteur d’entrée (1) par lequel le fluide caloporteur est admis dans le premier circuit (110) et un premier collecteur de sortie (2) par lequel le fluide caloporteur sort du premier circuit (110), un deuxième circuit (120) destiné à être parcouru par un fluide caloporteur, fluidiquement distinct du premier circuit (110) et comprenant un deuxième collecteur d’entrée (3) par lequel le fluide caloporteur est admis dans l'échangeur thermique (100) et un deuxième collecteur de sortie (4) par lequel le fluide caloporteur sort de l'échangeur thermique (100), caractérisé en ce qu’au moins le premier circuit (110) ou le deuxième circuit (120) comprend un collecteur supplémentaire (5) s’étendant dans la même direction que les collecteurs d’entrées (1,3) et de sorties (2,4) du premier (110) et deuxième (120) circuits et distinct desdits collecteurs (1-4). [Figure 1] Echangeur thermique pour véhicule automobile La présente invention se rapporte au domaine des échangeurs thermiques pour véhicules automobiles. Elle trouve une application privilégiée, mais non exclusive, aux échangeurs thermiques utilisés dans les circuits de climatisation de tels véhicules. La présente invention concerne plus particulièrement les échangeurs thermiques qui comprennent un premier circuit configuré pour acheminer un fluide réfrigérant et un deuxième circuit configuré pour acheminer un liquide caloporteur. Plus précisément, un tel échangeur lorsqu’il est utilisé en tant que condenseur, est généralement constitué de trois passes pour le premier circuit de réfrigérant et d’une seule passe pour le deuxième circuit de liquide caloporteur. Afin d’améliorer les performances thermiques, une circulation en contre-courant est employée sur les première et troisième passes, là où le réfrigérant est majoritairement monophasique, et une circulation en co-courant là où le réfrigérant est majoritairement diphasique pour obtenir un bon coefficient d’échange. Dans le cas d’une utilisation de la climatisation du véhicule en mode air climatisé, l’échangeur thermique n’est pas utilisé. Deux possibilités se présentent alors, soit de contourner entièrement l’échangeur thermique à l’aide de vannes, soit de faire circuler le fluide réfrigérant à l’intérieur de l’échangeur thermique mais sans y faire circuler le liquide caloporteur du deuxième circuit afin de ne pas apporter de chaleur au réchauffeur (heater-core en anglais). La seconde solution à l’avantage d’être moins onéreuse que la première solution, mais a le désavantage de dégrader le coefficient de performance de la climatisation. En effet, à cause de la perte de charge causée par les trois passes de l’échangeur thermique, la performance du système diminue. La présente invention a pour but de proposer une réduction des pertes de charge d’au moins un des circuits tout en concevant un échangeur thermique facile à assembler et moins encombrant. La présente invention a ainsi pour objet, un échangeur thermique pour véhicule automobile, comprenant : un premier circuit destiné à être parcouru par un fluide caloporteur et comprenant un premier collecteur d'entrée par lequel le fluide caloporteur est admis dans le premier circuit et un premier collecteur de sortie par lequel le fluide caloporteur sort du premier circuit, un deuxième circuit destiné à être parcouru par un fluide caloporteur, fluidiquement distinct du premier circuit et comprenant un deuxième collecteur d'entrée par lequel le fluide caloporteur est admis dans l'échangeur thermique et un deuxième collecteur de sortie par lequel le fluide caloporteur sort de l'échangeur thermique, caractérisé en ce qu’au moins le premier circuit ou le deuxième circuit comprend un collecteur supplémentaire s’étendant dans la même direction que les collecteurs d’entrées et de sorties du premier et deuxième circuits et distincts de ces collecteurs. Selon l’un des aspects de l’invention, chacun des circuits comprend une pluralité de chambres fluidiquement reliées aux collecteurs d’entrée et de sortie soit du premier circuit soit du deuxième circuit. Selon l’un des aspects de l’invention, chaque chambre est délimitée par au moins deux plaques, chaque plaque comprenant une paroi de fond entourée par un bord relevé, la paroi de fond étant pourvue d’une ouverture par collecteur qui délimite au moins en partie chaque collecteur d’entrée ou de sortie ou supplémentaire, les deux plaques étant disposées l’une dans l’autre. Selon l’un des aspects de l’invention, les parois de fond des plaques délimitant les chambres du premier circuit ou du deuxième circuit présentent une forme générale sensiblement plane. L'échangeur thermique selon l'invention est donc constitué d'un empilement de plaques telles que précédemment décrites selon une direction d’empilement sensiblement perpendiculaire à une direction générale principale d'extension de la paroi de fond de chacune de ces plaques. Il s'ensuit que chaque collecteur d'entrée ou de sorties précédemment évoqué est formé de l'empilement des ouvertures précitées, percées dans les parois de fond des plaques délimitant les chambres du premier circuit ou du deuxième circuit. Chaque collecteur d'entrée ou de sortie du fluide caloporteur dans le premier circuit ou le deuxième circuit de l'échangeur selon l'invention se présente donc sensiblement sous la forme d'un conduit qui s'étend au travers de l'échangeur thermique selon l'invention. Selon l’un des aspects de l’invention, les ouvertures ménagées dans les parois de fond des plaques constituant l'échangeur thermique selon l'invention sont agencées de telle manière que chaque collecteur d'entrée ou de sortie précité s'étend sensiblement perpendiculairement aux parois de fond des plaques qui délimitent les chambres du premier circuit ou du deuxième circuit et, donc, sensiblement parallèlement à la direction d'empilement des plaques précitées. Selon l’un des aspects de l’invention, l’échangeur thermique comprend un premier groupe de chambres et un deuxième groupe de chambres, le premier groupe de chambres étant séparé du deuxième groupe de chambres par au moins une plaque déflectrice destinée à imposer pour au moins le premier circuit ou le deuxième circuit une circulation au sein du premier groupe de chambres selon un premier sens d’écoulement du fluide et d’imposer une circulation au sein du deuxième groupe de chambres selon un deuxième sens d’écoulement du fluide. Selon l’un des aspects de l’invention, le premier et deuxième groupe de chambres comprennent un même nombre de plaques. Selon l’un des aspects de l’invention, l’au moins une plaque déflectrice comprend une paroi de fond dépourvue d’ouverture au sein du premier collecteur d’entrée ou du deuxième collecteur d’entrée, selon le circuit destiné à avoir un deuxième sens d’écoulement du fluide. Selon l’un des aspects de l’invention, le premier circuit et le deuxième circuit comprennent chacun un collecteur supplémentaire. Selon l’un des aspects de l’invention, l’échangeur thermique comprend deux plaques déflectrices, permettant de réaliser un deuxième sens d’écoulement du fluide pour le premier circuit et le deuxième circuit. Selon l’un des aspects de l’invention, les parois de fond des plaques du premier groupe de chambres et délimitant les chambres du premier circuit ou du deuxième circuit comprennent une bordure d’étanchéité qui entoure chaque ouverture du deuxième circuit ou du premier circuit ainsi que les ouvertures du premier collecteur de sortie ou du deuxième collecteur de sortie. Selon l’un des aspects de l’invention, les parois de fond des plaques du deuxième groupe de chambres et délimitant les chambres du premier circuit ou du deuxième circuit comprennent une bordure d’étanchéité qui entoure chaque ouverture du deuxième circuit ou du premier circuit ainsi que les ouvertures du premier collecteur d’entrée ou du deuxième collecteur d’entrée. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques du premier groupe de chambres et du deuxième groupe de chambres sont alternées entre le premier circuit et le deuxième circuit. Ceci permet de maximiser le coefficient d’échange thermique entre le fluide caloporteur du premier circuit et le fluide caloporteur du deuxième circuit. Selon l’un des aspects de l’invention, chaque bordure d’étanchéité est en contact contre une deuxième plaque du deuxième circuit si la bordure est positionnée sur une plaque dédiée au premier circuit et inversement, est en contact contre une deuxième plaque du premier circuit si la bordure est positionnée sur une plaque dédiée au deuxième circuit. Selon l’un des aspects de l’invention, le premier collecteur d’entrée et le premier collecteur de sortie du premier circuit sont disposés à une même première extrémité longitudinale de l’échangeur thermique. Ceci a pour avantage de faire circuler dans chaque groupe de chambres le fluide caloporteur du premier circuit dans un même sens dans les chambres destinées au premier circuit. Selon l’un des aspects de l’invention, le deuxième collecteur d’entrée et le deuxième collecteur de sortie du deuxième circuit sont disposés à une deuxième extrémité longitudinale de l’échangeur thermique, opposée à la première extrémité longitudinale. Ceci ayant pour avantage de faire circuler en sens contraire le fluide caloporteur du premier circuit et du deuxième circuit au sein d’un même groupe de chambres et d’établir ainsi un bon coefficient d’échange thermique entre les deux circuits. Ceci a aussi pour avantage de faire circuler dans chaque groupe de chambres le fluide caloporteur du deuxième circuit dans un même sens dans les chambres destinées au deuxième circuit. Selon l’un des aspects de l’invention, le collecteur supplémentaire est positionné à l’extrémité longitudinale opposée au collecteur d’entrée et de sortie auxquels il est fluidiquement relié. Selon l’un des aspects de l’invention, les collecteurs disposés à une même extrémité longitudinale de l’échangeur thermique sont disposés sur une même droite. Selon l’un des aspects de l’invention, les collecteurs d’entrée du premier et deuxième circuit comprennent chacun un canal d’alimentation destiné à alimenter respectivement le premier circuit en fluide caloporteur ou le deuxième circuit en fluide caloporteur. Selon l’un des aspects de l’invention, les collecteurs de sortie du premier et deuxième circuit comprennent chacun un canal de sortie destiné à évacuer respectivement le premier circuit en fluide caloporteur ou le deuxième circuit en fluide caloporteur. Selon l’un des aspects de l’invention, les canaux d’alimentation et les canaux de sortie sont positionnés sur une même face de l’échangeur thermique. Ceci ayant pour avantage de réunir d’un même côté de l’échangeur thermique l’ensemble des tubulures du premier et deuxième circuit et ainsi de réduire l’encombrement de l’échangeur de chaleur tout en simplifiant son installation dans le véhicule. Selon l’un des aspects de l’invention, les ouvertures de chaque collecteur sont de même dimension, cependant, l'invention permet aussi selon une alternative, par des moyens simples tels que la réalisation d'ouvertures de dimensions différentes dans les plaques du premier groupe de chambre par rapport aux ouvertures des plaques du deuxième groupe de chambres, de réaliser une modification du débit de fluide caloporteur au sein d'un tel échangeur, pour un temps de séjour augmenté ou réduit lors du premier sens d’écoulement du fluide ou lors du deuxième sens d’écoulement du fluide, et donc d’améliorer l’efficacité de l'échange thermique. Selon l’un des aspects de l’invention, le collecteur supplémentaire du premier circuit est disposé entre le deuxième collecteur d’entrée et le deuxième collecteur de sortie du deuxième circuit. Selon l’un des aspects de l’invention, le collecteur supplémentaire du deuxième circuit est disposé entre le premier collecteur d’entrée et le premier collecteur de sortie du premier circuit. Ceci ayant pour avantage d’obtenir des plaques de conformation identique pour chaque groupe de chambres, les plaques destinées au deuxième circuit étant simplement montée à l’assemblage pivotée de 180° par rapport à celles du premier circuit. L’assemblage des plaques en est grandement facilité et ceci permet aussi avantageusement de réduire le nombre de références différentes et donc de réduire les coûts d’outillage pour l’obtention de l’échangeur thermique. La confirmation identique s’étend d’une identité de formes ayant un rôle actif pour l’invention, les formes non essentielles étant négligées dans cette comparaison. Selon un autre aspect de l’invention et de façon alternative, le collecteur supplémentaire du premier circuit peut être disposé dans le prolongement d’une droite passant par le deuxième collecteur d’entrée et le deuxième collecteur de sortie du deuxième circuit. De la même façon, et selon l’un des aspects de l’invention, le collecteur supplémentaire du deuxième circuit peut être disposé dans le prolongement d’une droite passant par le premier collecteur d’entrée et le premier collecteur de sortie du premier circuit. Selon l’un des aspects de l’invention, le fluide caloporteur passant par le premier circuit ou le deuxième circuit peut être un fluide en phase gazeuse, ou en phase liquide lorsqu’il circule dans l’échangeur thermique. Le fluide caloporteur pouvant aussi être au sein d’une chambre dans une phase différente d’une autre chambre. Selon un exemple de réalisation, le fluide caloporteur du premier circuit est un fluide réfrigérant et fluide caloporteur du deuxième circuit est une eau glycolée. Selon un autre exemple de réalisation, le fluide caloporteur du premier circuit et le fluide caloporteur du deuxième circuit peuvent être le même fluide mais dans des phases différentes lorsqu’il circule au sein de l’échangeur thermique. L’invention vise également une utilisation de l’échangeur thermique tel qu’il est décrit dans le présent document en tant que condenseur. Au cours d’une telle utilisation, le premier groupe de chambres est une zone de condensation du fluide réfrigérant et le deuxième groupe de chambres est une zone de sous-refroidissement du fluide réfrigérant. Dans de tels échangeurs, également connus sous la dénomination anglo-saxonne de water-cooled condenser, le fluide réfrigérant est admis dans un premier sens d’écoulement du fluide du premier circuit sous forme gazeuse, puis, circulant successivement dans le deuxième sens d’écoulement du fluide du premier circuit, au contact des différents groupes de chambres du deuxième circuit dans lesquelles circule le liquide caloporteur, il est progressivement condensé, jusqu'à sortir de l'échangeur sous forme liquide. 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 : est une vue schématique d’ensemble d'un exemple de réalisation de l’échangeur thermique selon l'invention ; est une vue schématique d’une plaque destinée au premier circuit de l’échangeur thermique de la montrant un premier mode de réalisation de l'invention ; est une vue schématique en coupe selon un plan vertical et transversal d’une chambre formée de deux plaques de l’échangeur thermique de la selon un premier mode de réalisation de l'invention ; est une vue schématique d’une plaque déflectrice du premier circuit de l’échangeur thermique de la selon un premier mode de réalisation de l’invention ; est une vue schématique en éclatée des circuits de l’échangeur thermique de la selon un premier mode de réalisation de l’invention. Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, ces figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que ces figures n’exposent que quelques exemples de réalisation de l’invention. Echangeur thermique (100) pour véhicule automobile, comprenant : un premier circuit (110) destiné à être parcouru par un fluide caloporteur et comprenant un premier collecteur d’entrée (1) par lequel le fluide caloporteur est admis dans le premier circuit (110) et un premier collecteur de sortie (2) par lequel le fluide caloporteur sort du premier circuit (110), un deuxième circuit (120) destiné à être parcouru par un fluide caloporteur, fluidiquement distinct du premier circuit (110) et comprenant un deuxième collecteur d’entrée (3) par lequel le fluide caloporteur est admis dans l'échangeur thermique (100) et un deuxième collecteur de sortie (4) par lequel le fluide caloporteur sort de l'échangeur thermique (100), caractérisé en ce qu’au moins le premier circuit (110) ou le deuxième circuit (120) comprend un collecteur supplémentaire (5) s’étendant dans la même direction que les collecteurs d’entrées (1,3) et de sorties (2,4) du premier (110) et deuxième (120) circuits et distinct desdits collecteurs (1-4). Echangeur thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel chacun des circuits (110, 120) comprend une pluralité de chambres (6) reliées fluidiquement aux collecteurs d’entrée (1,3) et de sortie (2,4) soit du premier circuit (110) soit du deuxième circuit (120). Echangeur thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel chaque chambre (6) est délimitée par au moins deux plaques (7), chaque plaque (7) comprenant une paroi de fond (8) entourée par un bord relevé (9), la paroi de fond (8) étant pourvue d’une ouverture (10) par collecteur (1-5) qui délimite au moins en partie chaque collecteur d’entrée (1,3) ou de sortie (2,4) ou supplémentaire (5), les deux plaques (7) étant disposées l’une dans l’autre. Echangeur thermique (100) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’échangeur thermique (100) comprend un premier groupe de chambres (61) et un deuxième groupe de chambres (62), le premier groupe de chambres (61) étant séparé du deuxième groupe de chambres (62) par au moins une plaque déflectrice (11) destinée à imposer pour au moins le premier circuit (110) ou le deuxième circuit (120) une circulation au sein du premier groupe de chambres (61) selon un premier sens d’écoulement du fluide et d’imposer une circulation au sein du deuxième groupe de chambres (62) selon un deuxième sens d’écoulement du fluide. Echangeur thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’au moins une plaque déflectrice (11) comprend une paroi de fond (8) dépourvue d’ouverture (10) au sein du premier collecteur d’entrée (1) ou du deuxième collecteur d’entrée (3), selon le circuit (110, 120) destiné à avoir un deuxième sens d’écoulement du fluide. Echangeur thermique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier circuit (110) et le deuxième circuit (120) comprennent chacun un collecteur supplémentaire (5). Echangeur thermique (100) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel l’échangeur thermique (100) comprend deux plaques déflectrices (11), permettant de réaliser un deuxième sens d’écoulement du fluide pour le premier circuit (110) et le deuxième circuit (120). Echangeur thermique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier collecteur d’entrée (1) et le premier collecteur de sortie (2) du premier circuit (110) sont disposés à une même première extrémité longitudinale (13) de l’échangeur thermique (100) et/ou dans lequel le deuxième collecteur d’entrée (3) et le deuxième collecteur de sortie (4) du deuxième circuit (120) sont disposés à une deuxième extrémité longitudinale (14) de l’échangeur thermique (100), opposée à la première extrémité longitudinale (13). Echangeur thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel le collecteur supplémentaire (5) est positionné à l’extrémité longitudinale (13,14) opposée au collecteur d’entrée (1,3) et de sortie (2,4) auxquels il est fluidiquement relié. Echangeur thermique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les collecteurs d’entrée (1,3) du premier et deuxième circuits (110, 120) comprennent chacun un canal d’alimentation (15) destiné à alimenter respectivement le premier circuit (110) en fluide caloporteur ou le deuxième circuit (120) en fluide caloporteur, et dans lequel les collecteurs de sortie (2,4) du premier et deuxième circuits (110, 120) comprennent chacun un canal de sortie (16) destiné à évacuer respectivement le premier circuit (110) en fluide caloporteur ou le deuxième circuit (120) en fluide caloporteur. Echangeur thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel les canaux d’alimentation (15) et les canaux de sortie (16) sont positionnés sur une même face de l’échangeur thermique (100). Echangeur thermique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le collecteur supplémentaire (5) du premier circuit (110) est disposé entre le deuxième collecteur d’entrée (3) et le deuxième collecteur de sortie (4) du deuxième circuit (120). Echangeur thermique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le collecteur supplémentaire (5) du deuxième circuit (120) est disposé entre le premier collecteur d’entrée (1) et le premier collecteur de sortie (2) du premier circuit (110).