Brevet FR3130021A1 — publié le 20230609

Échangeur thermique pour véhicule automobile L’invention concerne un échangeur thermique (1) notamment pour véhicule, comprenant une pluralité de plaques, les plaques (3, 4) étant empilées les unes sur les autres selon une direction d'empilement pour former un faisceau (2) de plaque, au moins une première plaque (3) et au moins une deuxième plaque (4) définissent un premier chemin de circulation (5) configuré pour une circulation d'un premier fluide, au moins la deuxième plaque (4) et au moins une troisième plaque (3) définissent un deuxième chemin de circulation configuré pour une circulation d'un deuxième fluide, le faisceau (2) de plaques comprenant une première chambre de distribution (9) configurée pour alimenter en premier fluide le premier chemin de circulation (5). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Échangeur thermique pour véhicule automobile La présente invention concerne un échangeur thermique pour véhicule automobile. Le véhicule peut être de type terrestre, maritime ou aérien. La présente invention se rapporte notamment au domaine des échangeurs thermiques, notamment destinés à équiper les systèmes de climatisation et/ ou les systèmes de refroidissement de véhicules automobiles. Plus particulièrement, l’invention concerne des systèmes de refroidissement de dispositifs de stockage électrique, notamment de batterie, de véhicules automobiles Il est connu un échangeur de chaleur comprenant plusieurs plaques allongées empilées les unes sur les autres, entre lesquelles des cavités sont formées. Deux fluides circulent dans les cavités superposées - un fluide de refroidissement et un fluide à refroidir - afin que la chaleur puisse être échangée entre les deux fluides. Des ouvertures sont habituellement prévues dans les plaques, ouvertures qui coïncident pour former un total de quatre canaux ou chambres perpendiculaires aux plaques empilées. Deux de ces canaux sont prévus pour fournir et évacuer un fluide et deux de ces canaux sont prévus pour fournir et évacuer l'autre fluide dans les cavités respectives. Les cavités pour les deux fluides alternent dans l'échangeur de chaleur et les canaux ne sont reliés fluidiquement qu'aux cavités correspondantes. Afin de pouvoir mettre en œuvre certains schémas de chemin de fluide dans l’échangeur de chaleur à plaques empilées, par exemple un chemin avec de multiples passes, un tube plongeur est nécessaire qui guide le fluide à travers les plaques empilées. La demande de brevet DE102018206574A1 décrit un échangeur à plaques qui prévoit de remplacer le tube plongeur en tant que pièce additionnelle par un canal qui fait la même fonction, mais qui est formé par les plaques elles-mêmes. La présente invention vise à améliorer cet échangeur connu. L’invention a ainsi pour objet un échangeur thermique notamment pour véhicule, comprenant une pluralité de plaques, les plaques étant empilées les unes sur les autres selon une direction d'empilement pour former un faisceau de plaques, au moins une première plaque et au moins une deuxième plaque définissent un premier chemin de circulation configuré pour une circulation d'un premier fluide, au moins la deuxième plaque et au moins une troisième plaque définissent un deuxième chemin de circulation configuré pour une circulation d'un deuxième fluide, le faisceau de plaques comprenant une première chambre de distribution configurée pour alimenter en premier fluide le premier chemin de circulation, caractérisé en ce que la première plaque comporte un trou traversant entouré par un plateau, ce trou étant entouré par un bord relevé interne du plateau, ce bord étant de forme sensiblement annulaire de manière à former, avec le trou, un tronçon d’un canal plongeur agencé pour conduire le premier fluide vers la première chambre de distribution, ce plateau comprenant en outre un bord relevé externe, le bord relevé externe du plateau entourant son bord relevé interne, le plateau comprenant encore, sur son sommet, un orifice appartenant à un passage retour du premier chemin de circulation, cet orifice étant entre les bords relevés interne et externe du plateau, la distance entre le bord interne et le bord externe du plateau présentant un élargissement dans une région où l’orifice est présent L’empilement de plaques forment une succession de tronçons de canal plongeur qui, ensemble, forment un canal plongeur complet. La présente invention présente des améliorations sur l’aspect de la perte de charge car le canal plongeur et/ ou les orifices du passage retour ne sont pas entourés complétement par un bourrelet annulaire, ce bourrelet qui a pour conséquence une perte de charge non optimum. De plus la présente invention permet d’éviter d’avoir une multitude de trous autour du canal plongeur, et prévoit, pour chaque plaque, un seul orifice de passage retour. Ceci permet également d’améliorer la perte de charge. Selon l’un des aspects de l’invention, il est prévu une deuxième chambre de distribution configurée pour alimenter en deuxième fluide le deuxième chemin de circulation. Selon l’un des aspects de l’invention, le sommet du plateau est plan et l’orifice du passage retour est également plan. Selon l’un des aspects de l’invention, l’orifice du passage retour et le trou traversant de la première plaque s’étendent suivant deux plans parallèles distants l’un de l’autre d’une hauteur non nulle. Selon l’un des aspects de l’invention, pour l’une des plaques, notamment pour toutes les plaques, la superficie du trou traversant est plus petite que la superficie de l’orifice du passage retour. En variante, la superficie du trou traversant est plus grande que la superficie de l’orifice du passage retour. En variante encore, la superficie du trou traversant est égale à la superficie de l’orifice du passage retour. Selon l’un des aspects de l’invention, sur chaque première plaque, est prévu un unique orifice de passage retour pour le premier chemin de fluide. Ainsi on évite de multiples orifices de passage retour sur la plaque. Selon l’un des aspects de l’invention, l’orifice de passage retour présente une forme qui est en vis-à-vis d’une portion seulement du contour du trou traversant associé. Autrement dit, l’orifice du passage retour n’entoure pas complétement le trou traversant. Selon l’un des aspects de l’invention, le canal plongeur est agencé pour conduire le premier fluide d’une entrée de premier fluide vers la chambre de distribution qui est sensiblement à l’opposé de l’entrée de fluide, dans la direction de l’empilement des plaques. Selon l’un des aspects de l’invention, le canal plongeur est formé par au moins la moitié des plaques empilées, notamment environ 55% à 80% des plaques. Selon l’un des aspects de l’invention, le canal plongeur est formé par une succession de trous traversants et de bords relevés annulaires associés à ces trous et alignés les uns sur les autres. Selon l’un des aspects de l’invention, la deuxième plaque comprend un plateau sur le sommet duquel est formé l’un des trous traversants du canal plongeur, et ce plateau de la deuxième plaque vient en appui sur la première plaque de sorte que les trous traversants de ces deux plaques soient alignés. Chaque trou traversant est ainsi en regard d’un contact de deux zones planes ajourées de deux plaques voisines. Selon l’un des aspects de l’invention, l’orifice du passage retour sur la deuxième plaque est formé sur une zone plane de cette deuxième plaque qui se raccorde au plateau par un bord relevé. Selon l’un des aspects de l’invention, cette zone plane de la deuxième plaque est en contact avec un plateau de la plaque voisine, et les orifices de ces plaques voisines sont alignés les uns par rapport aux autres. Selon l’un des aspects de l’invention, le passage retour du premier fluide et le canal plongeur s’étendent de manière parallèle. Selon l’un des aspects de l’invention, le passage retour du premier chemin de fluide s’étend au moins partiellement autour de chaque trou traversant du canal plongeur. Selon l’un des aspects de l’invention, le trou traversant présente un contour sensiblement en portion de cercle et optionnellement un bord droit. Selon l’un des aspects de l’invention, le trou traversant présente un contour sensiblement en cercle. Selon l’un des aspects de l’invention, l’orifice du passage retour présente un contour sensiblement en portion de cercle et optionnellement un bord droit. Selon l’un des aspects de l’invention, l’orifice du passage retour présente un contour sensiblement en cercle. Selon l’un des aspects de l’invention, l’orifice du passage retour présente une forme en croissant de lune. Selon l’un des aspects de l’invention, le trou traversant et l’orifice du passage retour présentent chacun un contour sensiblement en portion de cercle et un bord droit, les bords droits respectifs étant parallèles et en regard l’un de l’autre. Selon l’un des aspects de l’invention, le trou traversant présente un contour en cercle et l’orifice du passage retour présente une forme en croissant de lune qui entoure partiellement le trou traversant. Selon l’un des aspects de l’invention, le premier chemin de fluide, du fait du passage retour, présente au moins un retournement, de manière à créer un chemin avec au moins deux passes. Selon l’un des aspects de l’invention, le premier chemin de fluide, du fait du passage retour, présente au moins deux retournements, de manière à créer un chemin avec au moins trois passes. L’échangeur thermique selon l’invention peut être utilisé dans un système de refroidissement, notamment pour refroidir des cellules d’une batterie électrique. L’invention a encore pour objet une plaque pour échangeur thermique notamment pour véhicule, cette plaque étant agencée pour définir, avec une plaque voisine, un premier chemin de circulation configuré pour une circulation d'un premier fluide, caractérisé en ce que la première plaque comporte un trou traversant entouré par un plateau, ce trou étant entouré par un bord relevé interne du plateau, ce bord étant de forme sensiblement annulaire de manière à former, avec le trou, un tronçon d’un canal plongeur agencé pour conduire le premier fluide vers une première chambre de distribution, ce plateau comprenant en outre un bord relevé externe, le bord relevé externe du plateau entourant son bord relevé interne, le plateau comprenant encore, sur son sommet, un orifice appartenant à un passage retour du premier chemin de circulation, cet orifice étant entre les bords relevés interne et externe du plateau, la distance entre le bord interne et le bord externe du plateau présentant un élargissement dans une région où l’orifice est présent. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels : – la illustre, schématiquement et partiellement, en coupe, un échangeur thermique selon un exemple de réalisation de l’invention ; - la illustre, schématiquement et partiellement, un détail de l’échangeur de la , - la illustre, schématiquement et partiellement, une autre vue de la partie de la , - la illustre, schématiquement et partiellement, un empilement de plaques de l’échangeur de la , - la illustre, schématiquement et partiellement, un autre exemple de réalisation de l’invention. On a représenté sur la un échangeur thermique 1 pour véhicule automobile, comprenant une pluralité de plaques, les plaques étant empilées les unes sur les autres selon une direction d'empilement pour former un faisceau 2 de plaques. Parmi ces plaques, une première plaque 3 et une deuxième plaque 4 définissent un premier chemin de circulation 5 configuré pour une circulation d'un premier fluide. La deuxième plaque 4 et une troisième plaque, qui est identique à la première plaque 3, définissent un deuxième chemin de circulation 7 configuré pour une circulation d'un deuxième fluide. Le faisceau 2 de plaques comprend une première chambre de distribution 9 configurée pour alimenter en premier fluide le premier chemin de circulation 5, et une deuxième chambre de distribution, non représentée, configurée pour alimenter en deuxième fluide le deuxième chemin de circulation 7. La première plaque 3 comporte un trou traversant 10 entouré par un plateau 11, ce trou 10 étant entouré par un bord relevé interne 12 du plateau 11. Ce bord interne 12 est de forme sensiblement annulaire de manière à former, avec le trou 10, un tronçon 14 d’un canal plongeur 15 agencé pour conduire le premier fluide vers la première chambre de distribution 9, comme visible sur les figures 1 et 2. Ce plateau 11 comprend en outre un bord relevé externe 16, le bord relevé externe 16 du plateau entourant son bord relevé interne 12. Le plateau 11 comprend encore, sur son sommet 17, un orifice 18 appartenant à un passage retour 19 du premier chemin de circulation 5. Cet orifice 18 est entre les bords relevés interne 12 et externe 16 du plateau 11, la distance entre le bord interne 12 et le bord externe 16 du plateau présentant un élargissement dans une région 20 où l’orifice 18 est présent L’empilement de plaques 3 et 4 forment une succession de tronçons 14 de canal plongeur qui, ensemble, forment le canal plongeur 15 complet. Le sommet 17 du plateau est plan et l’orifice 18 du passage retour est également plan. L’orifice 18 du passage retour et le trou traversant 10 de la première plaque 3 s’étendent suivant deux plans parallèles distants l’un de l’autre d’une hauteur H non nulle. La superficie des trous traversants 10 est plus petite que la superficie des orifices 18 du passage retour. Sur chaque première plaque 3, est prévu un unique orifice 18 de passage retour pour le premier chemin de fluide 5. Ainsi on évite de multiples orifices de passage retour sur la plaque. L’orifice 18 de passage retour présente une forme qui est en vis-à-vis d’une portion seulement du contour du trou traversant associé. Autrement dit, l’orifice 18 du passage retour n’entoure pas complétement le trou traversant 10, comme on peut bien le voir sur la . Le canal plongeur 15 est agencé pour conduire le premier fluide d’une entrée 22 de premier fluide vers la chambre de distribution 9 qui est sensiblement à l’opposé de l’entrée de fluide, dans la direction de l’empilement des plaques 3 et 4. Le canal plongeur 15 est formé par au moins la moitié des plaques empilées, notamment par 55% à 80% des plaques empilées 3 et 4. Les plaques 3 et 5 sont alternées, à savoir une plaque 3 étant entre deux plaques 5 et ainsi de suite. Le canal plongeur 15 est formé par une succession de trous traversants 10 et de bords relevés annulaires 12 associés à ces trous 10 et alignés les uns sur les autres. La deuxième plaque 4 comprend un plateau 24 sur le sommet 17 duquel est formé le trou traversant 10 du canal plongeur 15, et ce plateau 24 de la deuxième plaque 4 vient en appui sur la première plaque 3 de sorte que les trous traversants 10 de ces deux plaques soient alignés. Chaque trou traversant 10 est en regard du contact de deux zones planes ajourées 25 et 26 de deux plaques voisines 3 et 4. L’orifice 18 du passage retour sur la deuxième plaque 4 est formé sur une zone plane 28 de cette deuxième plaque qui se raccorde au plateau 24 par un bord relevé 27, comme on peut mieux le voir sur la . Cette zone plane 28 de la deuxième plaque 4 est en contact avec le plateau 11 de la plaque voisine, et les orifices 18 de ces plaques voisines sont alignés les uns par rapport aux autres. Le passage retour 19 du premier fluide et le canal plongeur 15 s’étendent de manière parallèle. Le passage retour 19 du premier chemin de fluide 5 s’étend au moins partiellement autour de chaque trou traversant 10 du canal plongeur 15. Le trou traversant 10 présente un contour sensiblement en portion de cercle et optionnellement un bord droit. Le trou traversant 10 et l’orifice 18 du passage retour présentent chacun un contour sensiblement en portion de cercle et un bord droit, les bords droits 30 et 31 respectifs étant parallèles et en regard l’un de l’autre. On a illustré sur la la première plaque 3 sur le dessus de l’empilement de plaques pour former le faisceau 2. Trois autres orifices d’entrée ou de sortie des chemins de fluide sont prévus, et sont référencés 41, 42 et 43. Dans un autre exemple illustré à la , le trou traversant 10 présente un contour en cercle et l’orifice 18 du passage retour présente une forme en croissant de lune qui entoure partiellement le trou traversant. Le premier chemin de fluide 5, du fait du passage retour 19, présente au moins deux retournements, de manière à créer un chemin avec au moins trois passes. L’échangeur thermique 1 selon l’invention peut être utilisé dans un système de refroidissement, notamment pour refroidir des cellules d’une batterie électrique. Cet échangeur 1 pourrait être aussi employé pour refroidir et/ ou réchauffer d’autres composants se trouvant dans un véhicule automobile. L’échangeur thermique 1 selon l’invention peut être utilisé dans un système de refroidissement, notamment pour refroidir des cellules d’une batterie électrique. Cet échangeur 1 est disposé dans un système de refroidissement comprenant une boucle couplée thermiquement avec le dispositif de stockage électrique et en communication avec un premier chemin 5 de l’échangeur thermique 1, et un circuit en communication avec un deuxième chemin de circulation de l’échangeur thermique 1. L’échangeur thermique met en œuvre un échange de calories entre un premier fluide et un deuxième fluide, le premier fluide étant alors refroidi par le deuxième fluide. Le premier fluide est par exemple un fluide caloporteur ou un mélange entre un ou plusieurs fluides caloporteurs et un ou plusieurs autres fluides. L’un des fluides peut être un fluide diélectrique. L’autre fluide peut être un fluide réfrigérant ou un mélange entre un ou plusieurs fluides réfrigérants et un ou plusieurs autres fluides. Le ou les fluides réfrigérants sont notamment des liquides réfrigérants de la famille des hydrochlorofluorocarbures (HCFC), ou des hydrofluorocarbures. Le liquide réfrigérant peut notamment être du RI 34a connu sous le nom 1,1, 1,2- tétrafluoroéthane, ou du 1234YF aussi appelé 2,3,3,3-tétrafluropropène. Le liquide réfrigérant peut également être le dioxyde de carbone connu sous l’acronyme R744. Échangeur thermique (1) notamment pour véhicule, comprenant une pluralité de plaques, les plaques (3, 4) étant empilées les unes sur les autres selon une direction d'empilement pour former un faisceau (2) de plaque, au moins une première plaque (3) et au moins une deuxième plaque (4) définissent un premier chemin de circulation (5) configuré pour une circulation d'un premier fluide, au moins la deuxième plaque (4) et au moins une troisième plaque (3) définissent un deuxième chemin de circulation (7) configuré pour une circulation d'un deuxième fluide, le faisceau (2) de plaques comprenant une première chambre de distribution (9) configurée pour alimenter en premier fluide le premier chemin de circulation (5), caractérisé en ce que la première plaque (3) comporte un trou traversant (10) entouré par un plateau (11), ce trou (10) étant entouré par un bord relevé interne (12) du plateau, ce bord étant de forme sensiblement annulaire de manière à former, avec le trou, un tronçon (14) d’un canal plongeur (15) agencé pour conduire le premier fluide vers la première chambre de distribution, ce plateau comprenant en outre un bord relevé externe (16), le bord relevé externe du plateau entourant son bord relevé interne, le plateau comprenant encore, sur son sommet, un orifice (18) appartenant à un passage retour (19) du premier chemin de circulation, cet orifice étant entre les bords relevés interne et externe du plateau, la distance entre le bord interne (12) et le bord externe (16) du plateau présentant un élargissement dans une région où l’orifice est présent. Echangeur selon la revendication précédente, dans lequel le sommet (17) du plateau est plan et l’orifice (18) du passage retour est également plan. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la superficie du trou traversant (10) du canal plongeur est plus petite que la superficie de l’orifice (18) du passage retour. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel sur chaque première plaque, est prévu un unique orifice (18) de passage retour pour le premier chemin de fluide. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’orifice (18) de passage retour présente une forme qui est en vis-à-vis d’une portion seulement du contour du trou traversant (10) associé. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le canal plongeur (19) est agencé pour conduire le premier fluide d’une entrée de premier fluide vers une chambre de distribution qui est sensiblement à l’opposé de l’entrée de fluide. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième plaque (4) comprend un plateau (24) sur le sommet duquel est formé l’un des trous traversants (10) du canal plongeur, et ce plateau de la deuxième plaque vient en appui sur la première plaque (3) de sorte que les trous traversants de ces deux plaques soient alignés. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’orifice (18) du passage retour présente un contour sensiblement en portion de cercle et optionnellement un bord droit. Echangeur selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel l’orifice (18) du passage retour présente une forme en croissant de lune. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier chemin de fluide (5), du fait du passage retour (19), présente au moins deux retournements, de manière à créer un chemin avec au moins trois passes. Plaque (3) pour échangeur thermique (1) notamment pour véhicule, cette plaque étant agencée pour définir, avec une plaque voisine, un premier chemin de circulation (5) configuré pour une circulation d'un premier fluide, caractérisé en ce que la première plaque (3) comporte un trou traversant (10) entouré par un plateau (11), ce trou (10) étant entouré par un bord relevé interne (12) du plateau, ce bord étant de forme sensiblement annulaire de manière à former, avec le trou, un tronçon (14) d’un canal plongeur (15) agencé pour conduire le premier fluide vers une première chambre de distribution, ce plateau comprenant en outre un bord relevé externe (16), le bord relevé externe du plateau entourant son bord relevé interne, le plateau comprenant encore, sur son sommet, un orifice (18) appartenant à un passage retour (19) du premier chemin de circulation, cet orifice étant entre les bords relevés interne et externe du plateau, la distance entre le bord interne (12) et le bord externe (16) du plateau présentant un élargissement dans une région où l’orifice est présent.