Brevet FR3135421A1 — publié le 20231117

Module de refroidissement, notamment pour un véhicule L’invention concerne un module de refroidissement (1), notamment pour un véhicule, ce module comportant un support (2) comprenant au moins un canal (3) pour l’écoulement d’un fluide caloporteur, ce support (2) portant au moins un composant (5 ; 6) à fonction fluidique tel qu’une vanne ou une pompe, ce module comprenant en outre une boîte (8) de distribution du fluide caloporteur et cette boîte étant apte à loger au moins un composant d’échange de chaleur distinct du composant à fonction fluidique et agencé pour une circulation d’un fluide réfrigérant, la boîte (8) étant agencée de manière à permettre, en son sein, un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant, cette boîte (8) étant formée au moins partiellement par le support (2). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Module de refroidissement, notamment pour un véhicule La présente invention concerne un module de refroidissement, notamment pour un véhicule. Le véhicule peut être de type terrestre, maritime ou aérien. Le module de refroidissement est notamment destiné à être utilisé dans un système de refroidissement, ou plus généralement de gestion thermique, comprenant notamment une pompe à chaleur. Un enjeu majeur actuel pour les véhicules est la réduction de l’encombrement des différents équipements. L’invention propose d’atteindre l’objectif de réduire l’encombrement d’un système de gestion thermique. L’invention propose ainsi un module de refroidissement, notamment pour un véhicule, ce module comportant un support comprenant au moins un canal pour l’écoulement d’un fluide caloporteur, ce support portant au moins un composant à fonction fluidique tel qu’une vanne ou une pompe, ce module comprenant en outre une boîte de distribution du fluide caloporteur et cette boîte étant apte à loger au moins un composant d’échange de chaleur distinct du composant à fonction fluidique et agencé pour une circulation d’un fluide réfrigérant, la boîte étant agencée de manière à permettre, en son sein, un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant, cette boîte étant formée au moins partiellement par le support. Le composant d’échange de chaleur est par exemple un refroidisseur à fluide réfrigérant, encore appelé « chiller » en anglais. On entend par « fonction fluidique » une fonction participant au fonctionnement du module, par exemple choisie pour agir sur l’écoulement du fluide caloporteur ou pour mesurer un paramètre lié au fluide ou à son écoulement dans les canaux. L’invention permet d’obtenir de nombreux avantages. Tout d’abord, le support remplit plusieurs rôles, à savoir au moins un rôle structurel car il porte des composants et un rôle fonctionnel, ce qui permet d’avoir un module compact avec un nombre de pièces pouvant être limité. L’invention permet notamment d’avoir un regroupement de plusieurs composants d’un circuit hydraulique de fluide caloporteur, d’une façon optimale avec notamment un support qui intègre le circuit hydraulique. L’invention permet notamment de ne pas avoir recours à des tubulures/tuyaux additionnels pour connecter fluidiquement différents composants entre eux. Ces connexions fluidiques sont réalisées directement par des canaux du support. L’assemblage des différents composants entre eux peut être simplifié du fait qu’il n’est pas nécessaire d’utiliser des tubulures/tuyaux. L’invention permet ainsi de réduire les coûts car l’invention permet de se passer de nombreux tuyaux pour relier les composants. L’invention permet également de réduire le poids de fluide de refroidissement utilisés. De plus, il est possible, comme on va le voir plus bas, d’utiliser le support comme élément constitutif d’une vanne ou d’une pompe par exemple. Ceci permet d’aboutir à une grande compacité du module. L’invention permet ainsi de réduire la place occupée par les composants, ce qui permet de réduire l’encombrement global du module de refroidissement. Dans le cas d’une pompe à chaleur par exemple, l’invention permet de réduire l’encombrement de l’ensemble des composants de celle-ci, notamment des différents circuits de fluide. D’une manière générale, le support structurel peut être compact. Selon l’un des aspects de l’invention, le support comprend une première plaque et une deuxième plaque assemblées l’une avec l’autre pour définir le canal, ces plaques étant jointes et formant ensemble une circonférence du canal. Selon l’un des aspects de l’invention, le canal est formé par une première cavité de la première plaque et/ou une deuxième cavité de la deuxième plaque. Selon l’un des aspects de l’invention, les cavités sont jointes et forment ensemble la circonférence du canal. Selon l’un des aspects de l’invention, les cavités sont jointes suivant un plan de jonction. Selon l’un des aspects de l’invention, le plan de jonction est parallèle au plan principal des plaques. Selon l’un des aspects de l’invention, chaque cavité est formée par une paroi cylindrique de la plaque associée. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques comportent chacune une ou plusieurs régions planes présentes entre des parois cylindriques qui forment le ou les canaux. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques présentent chacune une face de jonction plane sur laquelle débouche la cavité associée. Selon l’un des aspects de l’invention, les faces de jonction des plaques présentent un pourtour identique. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques sont chacune faite d’une pièce monolithique. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques sont en métal. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques sont réalisées par fonderie. En variante, les plaques peuvent être fabriquées par injection ou par emboutissage, suivant le matériau utilisé. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques sont assemblées entre elles par soudage ou par collage. Selon l’un des aspects de l’invention, le module comprend des organes de fixation des plaques entre elles, notamment des pattes de fixation de formes complémentaires engagées mutuellement, ou des brides, des vis, des écrous ou des rivets, cette liste n’étant pas limitative. Selon l’un des aspects de l’invention, le module comprend des organes de fixation du support à une structure extérieure et/ou des organes de fixation pour fixer des composants tels que des vannes ou pompes, au support. Ces organes de fixation sont des pattes de fixation de formes complémentaires engagées mutuellement, ou des brides, des vis, des écrous ou des rivets, cette liste n’étant pas limitative. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques sont soudées ou collées, notamment le long du ou des canaux pour rendre ce ou ces canaux étanches au fluide caloporteur sur toute leur longueur. En variante ou en complément de la soudure ou du collage, l’une au moins des plaques comprend au moins une gorge agencée pour recevoir un joint d’étanchéité le long du canal pour assurer l’étanchéité de ce canal. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques présentent une pluralité de cavités pour former une pluralité de canaux. Selon l’un des aspects de l’invention, l’un au moins des canaux est rectiligne sur au moins une portion de sa longueur. Selon l’un des aspects de l’invention, l’un au moins des canaux présente au moins un coude ou une bifurcation pour l’écoulement. Selon l’un des aspects de l’invention, la boîte comporte une paroi latérale, de pourtour notamment globalement rectangulaire, cette paroi étant réalisée d’un seul tenant avec le support, notamment avec la première plaque, cette plaque formant un fond de la boîte. Selon l’un des aspects de l’invention, cette paroi latérale est perpendiculaire à la première plaque. Selon l’un des aspects de l’invention, le ou les canaux formés par l’assemblage des plaques s’étendent au droit de cette paroi latérale. Selon l’un des aspects de l’invention, la première plaque comporte une ou plusieurs formes, notamment un ou des renfoncements, qui sont au pied de la paroi latérale et agencées pour loger au moins partiellement un composant à fonction fluidique tel qu’une vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale comprend un réseau de nervures de renfort, ce réseau de nervures comprenant notamment des nervures qui se croisent perpendiculairement. Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale comprend un rebord libre agencé pour recevoir un couvercle. VARIANTE Dans un autre exemple de mise en œuvre de l’invention, le support comporte une unique plaque agencée pour porter le ou les composants. Selon l’un des aspects de l’invention, le canal est formé, au moins partiellement, par une tubulure qui est extérieure à la plaque unique. Selon l’un des aspects de l’invention, la tubulure est à distance non nulle de la plaque, au moins sur une partie de sa longueur. Selon l’un des aspects de l’invention, la tubulure est un élément distinct de la plaque et est par exemple fixé, par exemple par soudure, sur la plaque. Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale de la boîte est rapportée et fixée sur le support, notamment sur la plaque unique. Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque unique forme le fond de la boîte. Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale est liée à un couvercle, notamment fait d’un seul tenant avec la paroi latérale. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques assemblées, dans un exemple de réalisation de l‘invention, ou la plaque unique, dans l’autre exemple de réalisation de l’invention, portent au moins une pompe et/ou une vanne pour agir sur l’écoulement du fluide caloporteur circulant dans la boîte de distribution. Selon l’un des aspects de l’invention, la boîte de distribution est fermée par un couvercle fixé sur la paroi latérale. Selon l’un des aspects de l’invention, ce couvercle est plan et comprend notamment une ouverture pour le passage d’une bride de raccordement formant une entrée et une sortie de fluide réfrigérant du composant d’échange de chaleur. Selon l’un des aspects de l’invention, le composant d’échange de chaleur pour le fluide réfrigérant comporte, de manière connue en soi, des tubes dans lesquels circule le fluide réfrigérant. Selon l’un des aspects de l’invention, le support comprend plusieurs circuits hydrauliques, pour différents types de fluides. Selon l’un des aspects de l’invention, le support, par exemple pourvu de deux plaques assemblées ou d’une plaque unique, porte l’un au moins des composants suivants : une pompe pour pomper le fluide caloporteur, une vanne d’orientation du fluide caloporteur, une vanne anti-retour pour le fluide caloporteur, une vanne d’étranglement pour le fluide caloporteur, un échangeur à plaques, notamment un échangeur d’évaporation encore appelé « chiller » en anglais, un échangeur de condensation, notamment un « condenseur à eau », une résistance de chauffage électrique agencée pour chauffer le fluide caloporteur, une bouteille dessiccante du circuit dédié au fluide réfrigérant, un filtre pour filtrer des particules présentes dans le fluide caloporteur, notamment un fluide diélectrique. Selon l’un des aspects de l’invention, le support, par exemple pourvu de deux plaques assemblées ou d’une plaque unique, forme une partie d’un corps de la vanne ou de la pompe. Ainsi la fonction fluidique est formée par une partie du corps structurel du composant. Selon l’un des aspects de l’invention, la vanne est une vanne d’étranglement (« Throttle valve » en anglais). Selon l’un des aspects de l’invention, la vanne est une vanne d’orientation de l’écoulement, notamment de type 3 voies ou 4 voies. Selon l’un des aspects de l’invention, le composant intègre avantageusement des éléments constitutifs de la vanne, par exemple un ou plusieurs volets mobiles. Selon l’un des aspects de l’invention, la pompe est actionnable par un moteur électrique. Selon l’un des aspects de l’invention, le support est pourvu d’au moins deux logements pour recevoir deux pompes. Selon l’un des aspects de l’invention, l’un des composants porte un capteur pour mesurer une caractéristique du fluide ou de l’écoulement du fluide, par exemple le capteur étant un capteur de température pour mesurer la température du fluide. Selon l’un des aspects de l’invention, le composant à fonction fluidique comprend un élément fonctionnel tel qu’un clapet ou un volet ou un piston, cet élément fonctionnel étant intégré au sein de l’un des canaux formés par le support. Selon l’un des aspects de l’invention, la boîte comprend un rebord libre agencé pour recevoir un couvercle. Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle est sensiblement plan, avec notamment une ouverture pour le passage d’une bride de connexion fluidique pour la circulation de fluide réfrigérant dans le composant d’échange thermique logé dans la boîte. Selon l’un des aspects de l’invention, le support comprend au moins un embout de connexion fluidique agencé pour relier le ou les canaux du support à une tubulure de fluide. Cet embout de connexion fluidique peut être de type mâle agencé pour coopérer une tubulure qui est de type femelle, ou inversement. Selon l’un des aspects de l’invention, le fluide caloporteur est choisi parmi : un fluide diélectrique, un fluide de refroidissement tel que de l’eau ou un mélange d’eau et d’éthylène glycol, un fluide réfrigérant tel que R134a, R1234yf ou R744. L’invention a encore pour objet un circuit de fluide caloporteur d’une pompe à chaleur, comportant un module tel que précité. Dans le cadre d’une pompe à chaleur, l’invention permet de compacter l’ensemble des composants du module, ces composants pouvant appartenir à un circuit réfrigérant et à un circuit du fluide caloporteur de la pompe à chaleur. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : – la illustre, schématiquement et partiellement, en perspective, un module selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, - la illustre, schématiquement et partiellement, en perspective, le module de la , suivant une vue différente, - la illustre, schématiquement et partiellement, le module selon la vue de la , sans les composants montés dessus, - la illustre, schématiquement et partiellement, l’une des plaques du support du module de la , - la illustre, schématiquement et partiellement, l’autre des plaques du support du module de la , - la illustre, schématiquement et partiellement, en perspective, un module selon un autre exemple de mise en œuvre de l’invention, - la illustre, schématiquement et partiellement, le module de la , selon une autre vue, - la illustre, schématiquement et partiellement, le support du module de la , isolément. On a représenté, sur les figures 1 et 2, un module de refroidissement 1 selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, destiné à être utilisé dans un système à pompe à chaleur embarqué sur un véhicule. Ce module 1 est intégré à un circuit de fluide caloporteur qui peut être un circuit à eau de la pompe à chaleur. Ce circuit à eau est associé à un circuit de fluide réfrigérant de la pompe à chaleur pour permettre des échanges de chaleur entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant. La pompe à chaleur ne sera pas décrite plus en détails, étant connu de l’art antérieur. L’invention est adaptable à un grand nombre de types de circuit de refroidissement, dans la mesure où les différents composants peuvent être choisis pour réaliser les différentes fonctions attendues. Le module de refroidissement 1 comporte un support 2 comprenant plusieurs canaux 3 pour l’écoulement d’un fluide caloporteur, par exemple contenant principalement de l’eau. Ce support 2 porte des composants à fonction fluidique qui sont deux vannes 5 et une pompe 6. Ces vannes 5 sont par exemple des vannes multivoies pour la gestion de circulation du fluide caloporteur. La pompe 6 permet de mettre en mouvement ce fluide caloporteur et est actionnable par un moteur électrique. Ce module 2 comprend en outre une boîte de distribution 8 du fluide caloporteur et cette boîte 8 est apte à loger un composant d’échange de chaleur 10 distinct des composant à fonction fluidique 5 et 6 précités. Le composant d’échange de chaleur 10 est par exemple un refroidisseur à fluide réfrigérant, encore appelé « chiller » en anglais. Seule une bride 9 de ce composant 10 est visible sur la . La boîte 8 est agencée de manière à permettre, en son sein, un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant. Cette boîte 8 est formée par le support 2. Ce support 2 comprend une première plaque 11 et une deuxième plaque 12 assemblées l’une avec l’autre pour définir les canaux 3, ces plaques 11 et 12 étant jointes et formant ensemble une circonférence de chaque canal 3. Chaque canal 3 est formé par une première cavité 14 de la première plaque 11 et une deuxième cavité 15 de la deuxième plaque 12, comme on peut le voir notamment sur les figures 4 et 5. Comme illustré sur les figures 1 et 3, ces cavités 14 et 15, formées par une paroi cylindrique 17 de la plaque associée, sont jointes et forment ensemble la circonférence de chacun des canaux 3. Ces cavités 14 et 15 sont ainsi des demi-canaux des canaux 3. Ces cavités 14 et 15 sont jointes suivant un plan de jonction 16 qui est parallèle au plan principal des plaques 11 et 12. Les plaques 11 et 12 comportent chacune plusieurs régions planes 19 adjacentes aux parois cylindriques 17 qui forment le ou les canaux 3. Les plaques 11 et 12 présentent chacune une face de jonction plane 20, lesquelles face de jonction 20 présentent des pourtours extérieurs identiques qui coïncident. Les plaques 11 et 12 sont chacune faite d’une pièce monolithique, par exemple en métal. Les plaques 11 et 12 sont réalisées par fonderie ou par injection ou par emboutissage, suivant le matériau utilisé. Les plaques 11 et 12 sont assemblées entre elles par soudage ou par collage, via les faces de jonction 20. Le module 1 comprend des organes de fixation 21 pour fixer les composants de vannes 5 et de pompe 6, au support 2. Ces organes de fixation 21 comprennent des vis qui s’engagent dans des colonnettes ou pattes 22 respectives de la plaque 12 et du composant 5 et 6. Les plaques 11 et 12 sont soudées ou collées, le long des canaux 3 pour rendre ces canaux 3 étanches au fluide caloporteur sur toute leur longueur. Selon l’un des aspects de l’invention, l’un au moins des canaux est rectiligne sur au moins une portion de sa longueur. Certains canaux 3 présentent une direction rectiligne. La boîte 8 comporte une paroi latérale 25, de pourtour globalement rectangulaire, cette paroi 25 étant réalisée d’un seul tenant avec la première plaque 11 qui forme un fond de la boîte 8. Cette paroi latérale 25 est perpendiculaire à la première plaque 11. Certains canaux 3 s’étendent au droit de cette paroi latérale 25. La première plaque 11 comporte plusieurs formes 26, ici des renfoncements, qui sont au pied de la paroi latérale 25 et agencées pour loger partiellement l’une des vannes 5. La paroi latérale 25 comprend un réseau 28 de nervures de renfort, qui comprend des nervures 29 qui se croisent perpendiculairement. La paroi latérale 25 comprend un rebord libre 30 agencé pour recevoir un couvercle 31. Le couvercle 31 est plan et comprend une ouverture 33 pour le passage de la bride 9 de raccordement formant une entrée et une sortie de fluide réfrigérant du composant d’échange de chaleur 10. Ce composant d’échange de chaleur 10 comporte, de manière connue en soi, des tubes ou des plaques dans lesquels circule le fluide réfrigérant. Le support 2, pourvu de deux plaques 11 et 12 assemblées, forme une partie 37 d’un corps de la vanne 5 ou de la pompe 6. Cette partie 37 est une collerette annulaire sur la plaque 12, la vanne 5 ou la pompe 6 reposant sur la collerette 37 respective. Le support 2 comprend des embouts de connexion fluidique 38 agencé pour relier les canaux 3 du support à des tubulures de fluide. Chaque embout de connexion fluidique 38 peut être de type mâle agencé pour coopérer une tubulure qui est de type femelle, ou inversement. Ces embouts sont réalisés d’un seul tenant avec la plaque 12. Le fluide caloporteur circule dans les composants 5 et 6 et dans l’espace intérieur de la boîte 8. Comme illustré sur la , la pompe 6 est logée dans une cavité 49 du support 2 et un orifice d’aspiration 46 est prévu dans le support 2 pour permettre une communication fluidique avec la pompe 6. Le fluide réfrigérant circulant dans le refroidisseur 10 est notamment du R134a, R1234yf ou R744. Dans un autre exemple de mise en œuvre de l’invention, illustré aux figures 6 à 8, le module 50 est pourvu d’un support 51 qui comporte une unique plaque 52 agencée pour porter les composants parmi lesquels figurent des vannes 5. Les canaux 3 sont formés chacun par une tubulure 53 qui est extérieure à la plaque unique 52. Les tubulures 53 comprennent des portions rectilignes 54 qui sont à distance non nulle de la plaque 52. Certaines au moins des tubulures 53 sont des pièces distinctes de la plaque 52, qui sont fixées, par exemple par soudure, sur la plaque 52. La plaque 52 et les tubulures 53 peuvent être fabriquées séparément mais dans le même matériau, par exemple en métal. La paroi latérale 59 de la boîte de distribution 58, qui réalise la même fonction que la boîte 8 décrite ci-dessus, est fixée sur la plaque unique 52 qui forme le fond de la boîte 58. Autrement dit, la boîte 58 et formée partiellement par le support 51. Cette paroi latérale 59 est réalisée d’un seul tenant avec un couvercle 60 globalement plan. Ainsi la paroi latérale 59 et le couvercle 60 sont formés par une pièce monolithique, par exemple en plastique ou en métal. Une bride 61 est prévue sur le couvercle 60 pour la mise en communication fluidique de fluide réfrigérant avec le composant d’échange de chaleur logé dans la boîte 58. Des composants à fonction fluidique portés par la plaque 52 sont logés à l’intérieur d’un capot 62 fixé sur cette plaque 52. Dans cet exemple, du fluide caloporteur peut circuler entre une pompe 6 et la boîte de distribution 58 par une tubulure 65, comme illustré sur la . La plaque 52 comporte une région 66 pourvue de nervures 71 et agencée pour recevoir le composant à fluide réfrigérant, région qui est bordée par un muret 69 qui coopère avec la paroi latérale 59. Chaque pompe 6 est associée à une tubulure 67 qui est perpendiculaire à la plaque 52, comme représenté à la . Pour rappel, on entend par « fonction fluidique » une fonction participant au fonctionnement du module, par exemple choisie pour agir sur l’écoulement du fluide caloporteur ou pour mesurer un paramètre lié au fluide ou à son écoulement dans les canaux. Module de refroidissement (1 ; 50), notamment pour un véhicule, ce module comportant un support (2 ; 51) comprenant au moins un canal (3, 53) pour l’écoulement d’un fluide caloporteur, ce support (2 ; 51) portant au moins un composant (5 ; 6) à fonction fluidique tel qu’une vanne ou une pompe, ce module comprenant en outre une boîte (8 ; 58) de distribution du fluide caloporteur et cette boîte étant apte à loger au moins un composant d’échange de chaleur (10) distinct du composant à fonction fluidique et agencé pour une circulation d’un fluide réfrigérant, la boîte (8 ; 58) étant agencée de manière à permettre, en son sein, un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant, cette boîte (8 ; 58) étant formée au moins partiellement par le support (2 ; 51). Module selon la revendication précédente, dans lequel le support (2) comprend une première plaque (11) et une deuxième plaque (12) assemblées l’une avec l’autre pour définir le canal (3), ces plaques (11, 12) étant jointes et formant ensemble une circonférence du canal (3). Module selon la revendication précédente, dans lequel le canal (3) est formé par une première cavité (14) de la première plaque (11) et/ou une deuxième cavité (15) de la deuxième plaque (12). Module selon la revendication 1, dans lequel le support (51) comporte une unique plaque (52) agencée pour porter le ou les composants (5 ; 6). Module selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la boîte (8 ; 58) comporte une paroi latérale (25, 59), de pourtour notamment globalement rectangulaire, notamment la paroi latérale (25, 59) comprenant un réseau de nervures de renfort, ce réseau de nervures comprenant notamment des nervures qui se croisent perpendiculairement. Module selon la revendication précédente, dans lequel la paroi latérale (25) est réalisée d’un seul tenant avec le support (2), notamment avec une première plaque (11) du support (2), cette première plaque (11) formant un fond de la boîte (8). Module selon la revendication précédente, dans lequel la paroi latérale (25) comprend un rebord libre agencé pour recevoir un couvercle (31). Module selon la revendication 5, dans lequel la paroi latérale (59) de la boîte (58) est rapportée et fixée sur le support (51), notamment sur la plaque unique (52). Module selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le support, par exemple pourvu de deux plaques assemblées ou d’une plaque unique, porte l’un au moins des composants suivants : une pompe (6) pour pomper le fluide caloporteur, une vanne (5) d’orientation du fluide caloporteur, une vanne anti-retour pour le fluide caloporteur, une vanne d’étranglement pour le fluide caloporteur, un échangeur à plaques, notamment un échangeur d’évaporation encore appelé « chiller » en anglais, un échangeur de condensation, notamment un « condenseur à eau », une résistance de chauffage électrique agencée pour chauffer le fluide caloporteur, une bouteille dessiccante du circuit dédié au fluide réfrigérant, un filtre pour filtrer des particules présentes dans le fluide caloporteur, notamment un fluide diélectrique. Circuit de fluide caloporteur d’une pompe à chaleur, comportant un module (1 ; 50) selon l’une des revendications précédentes.