Brevet FR3154795A1 — publié le 20250502

Titre de l’invention : Echangeur de chaleur en titane ou en alliage de titane L’invention concerne un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes de chaleur configuré pour mettre en relation d’échange thermique au moins un fluide frigorigène et au moins un fluide calorigène, ledit échangeur comprenant une pluralité de plaques (2) agencées parallèlement entre elles et à une direction longitudinale (z) de façon à définir entre lesdites plaques (2) une pluralité de passages (3) adaptés pour l’écoulement du fluide frigorigène ou du fluide calorigène suivant la direction longitudinale (z), des structures d’échange thermique (8) à ailettes (123) étant agencées au sein dans au moins une partie des passages (3), caractérisé en ce que les plaques (2) et les structures d’échange thermique (8) sont formées en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane. Figure pour l’abrégé : 1 Echangeur de chaleur en titane ou en alliage de titane La présente invention concerne un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes. La présente invention trouve notamment application dans le domaine de la séparation de gaz par cryogénie, en particulier de la séparation d’air par cryogénie (connue sous l’acronyme anglais « ASU » pour unité de séparation d’air) exploitée pour la production d’oxygène gazeux sous pression. En particulier, la présente invention peut s’appliquer à un échangeur de chaleur qui vaporise un fluide frigorigène, par exemple de l’oxygène liquide, par échange de chaleur avec un fluide calorigène, par exemple de l’azote gazeux. Si l’échangeur de chaleur se trouve dans la cuve d’une colonne de distillation, il peut constituer un vaporiseur-condenseur fonctionnant en thermosiphon pour lequel l’échangeur est immergé dans un bain d’oxygène liquide descendant la colonne ou un vaporiseur fonctionnant en vaporisation à film descendant alimenté directement par le liquide tombant de la colonne et/ou par une pompe de recirculation. La présente invention peut également s’appliquer à un échangeur de chaleur qui vaporise au moins un débit de mélange liquide-gaz, en particulier un débit de mélange à plusieurs constituants, par exemple un mélange d’hydrocarbures, par échange de chaleur avec au moins un autre fluide, par exemple du gaz naturel. La présente invention peut aussi trouver application dans le domaine de la liquéfaction de l’hydrogène. En particulier, l’invention peut s’appliquer à un échangeur de chaleur, en particulier un échangeur catalytique, dans lequel un débit d’hydrogène gazeux est refroidi, voire liquéfié en tout ou partie, par échange de chaleur avec un débit de fluide frigorigène ainsi qu’au procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction mettant en œuvre ledit échangeur. La présente invention s’applique également aux échangeurs cryogéniques embarqués dans lesquels les fluides circulant dans l’échangeur peuvent comprendre du néon, de l’azote, de l’hydrogène, de l’hélium, de l'oxygène, de l'argon, du monoxyde de carbone, du méthane. En particulier, un ou des échangeurs selon l’invention peuvent être utilisés dans un dispositif de réfrigération cryogénique, notamment un dispositif de réfrigération cryogénique utilisant un cycle de Brayton ou un cycle d’Ericsson. Une technologie utilisée est celle des échangeurs en aluminium à plaques et à ailettes ou ondes brasés, qui permettent d’obtenir des dispositifs très compacts offrant une grande surface d’échange. Ces échangeurs comprennent des plaques séparatrices un empilement de passages pour les différents fluides à mettre en relation d’échange thermique. Des structures d’échange thermique, généralement des structures ondulées ou ondes formées d’une succession d’ailettes ou jambes d’onde, sont insérées entre les plaques, délimitant dans les passages des canaux dans lesquels s’écoulent les fluides et formant des surfaces d’échange thermique supplémentaires. Le rôle des structures d’échange thermique est de démultiplier la surface de contact entre les fluides et les parois de l’échangeur afin de favoriser les échanges thermiques. Les performances d’un échangeur sont liées au coefficient d’échange thermique des structures d’échange thermique se trouvant en contact avec les fluides. Le coefficient d’échange thermique d’une structure dépend notamment de la géométrie de la structure, de la nature du matériau la constituant, de la porosité de ce matériau, de sa rugosité et du régime d’écoulement des fluides. L’amélioration de la performance thermique d’un échangeur à volume et écart de température constants peut être réalisée notamment par l’augmentation de la surface d’échange et/ou par l’augmentation du coefficient d’échange thermique. L’augmentation de la surface d’échange est généralement liée à la densité de l’élément intercalaire ondulé utilisé, généralement exprimée en termes de nombre d’ailettes par unité de longueur. Un autre critère de performance d’un échangeur de chaleur concerne son embarquabilité. Ainsi, les dispositifs de réfrigération cryogéniques embarqués par exemple sur satellite, tels que les machines frigoriques à cycle de Brayton, nécessitent des échangeurs de chaleur qui allient haute efficacité énergétique et faible poids. Les échangeurs utilisés pour ce type d’application sont généralement des échangeurs tubulaires du type tube-calandre comprenant des microtubes, typiquement d’un diamètre extérieur de l’ordre de 0,5 mm. L’intérêt des microtubes réside dans leur diamètre hydraulique faible permettant d’atteindre des coefficients d’échange thermique très élevés grâce à un nombre de Reynolds (noté Re) qui devient laminaire et d’un nombre de Nusselt (noté Nu) constant pour un nombre de Reynolds laminaire. Toutefois, les échangeurs tubulaires ne donnent pas entière satisfaction. En effet, ces échangeurs ne permettent la circulation que deux fluides, ce qui peut être insuffisant dans certains procédés. En outre, ces échangeurs à surface primaire n’offrent que peu de degré de liberté pour faire varier la surface d’échange en fonction des caractéristiques des fluides mis en jeu. Enfin, la nécessité de souder les tubes dans la plaque tubulaire fixée à l’extrémité la calandre peut conduire à un processus de fabrication complexe et fastidieux. La présente invention a pour but de résoudre en tout ou partie les problèmes mentionnés ci-avant, notamment de proposer un échangeur de chaleur dont l’embarquabilité et la flexibilité de fonctionnement sont améliorées. La solution selon l’invention est alors un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes configuré pour mettre en relation d’échange thermique au moins un fluide frigorigène et au moins un fluide calorigène, ledit échangeur comprenant une pluralité de plaques agencées parallèlement entre elles et à une direction longitudinale de façon à définir entre lesdites plaques une pluralité de passages adaptés pour l’écoulement du fluide frigorigène ou du fluide calorigène suivant la direction longitudinale, des structures d’échange thermique à ailettes étant agencées au sein dans au moins une partie des passages, caractérisé en ce que les plaques et les structures d’échange thermique sont formées en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane. Selon le cas, l’échangeur selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques données ci-après. La totalité des plaques et des structures d’échange thermique est formée de titane ou d’un alliage de titane. L’échangeur comprend des collecteurs d’entrée ou de sortie configurés pour introduire ou évacuer le fluide frigorigène ou le fluide calorigène dans ou depuis les passages, lesdits collecteurs d’entrée ou de sortie étant formés en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane. L’alliage de titane comprend au moins 50 % en poids de titane, de préférence encore au moins 90 % en poids de titane, et encore plus préférentiellement au moins 95 % en poids de titane. Les plaques et les structures d’échange thermique sont assemblées par brasage au moyen d’un agent de brasage comprenant un alliage cuivre-argent eutectique. Les structures d’échange thermiques et les plaques sont assemblées par brasage au moyen d’un agent de brasage, les structures d’échange thermiques et/ou les plaques présentant en tout ou partie un revêtement surfacique formé d’un matériau distinct du nickel, d’un alliage de nickel ou de l’agent de brasage, en particulier formé d’un matériau comprenant du nickel. Les structures d’échange thermique sont sous la forme de produits ondulés comprenant au moins une ondulation avec des sommets d’onde et des bases d’onde disposés contre les plaques et reliés alternativement par des ailettes, lesdites ailettes se succédant suivant une direction d’ondulation des structures d’échange thermique. Ladite au moins une ondulation présente une densité d’ailettes, définie comme le nombre d’ailettes par unité de longueur mesuré suivant la direction d’ondulation, d’au moins 30 ailettes par pouce ou fins per inch (1 pouce=2,54 centimètres), de préférence une densité d’ailettes d’au plus 80 ailettes par pouce ou fins per inch (1 pouce=2,54 centimètres), de préférence encore une densité d’ailettes comprise entre 40 et 70 ailettes par pouce ou fins per inch (1 pouce=2,54 centimètres). Les structures d’échange thermique présentent une épaisseur allant de 0,03 à 0,1 mm. Les passages présentent une hauteur allant de 1 à 3 mm, ladite hauteur étant définie comme l’écart entre deux plaques adjacentes mesuré orthogonalement aux plaques. Les plaques ont une épaisseur allant de 0,05 à 0,4 mm. L’échangeur comprend un corps formé par l’empilement des plaques (2), ledit corps présentent une longueur, mesurée parallèlement à la direction longitudinale (z), inférieure ou égale à 1 m, de préférence comprise entre 0,1 et 0,8 m et/ou ledit corps présentent une largeur, mesurée parallèlement à la direction latérale (x), inférieure ou égale à 0,1 m, de préférence comprise entre 0,02 et 0,08 m et/ou ledit corps présentant une hauteur, mesurée orthogonalement aux directions longitudinale (z) et latérale (x), inférieure à 0,06 m, de préférence comprise entre 0,01 et 0,05 m. Les passages sont délimités par des barres de fermetures agencées entre les plaques et formées en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane. Les barres de fermeture présentent une section transversale de forme carrée, rectangulaire ou en U. Selon un autre aspect, l’invention concerne une installation de séparation d'air par distillation ou de liquéfaction d’hydrogène comprenant au moins un échangeur de chaleur selon l’invention, l’échangeur de chaleur comprenant des collecteurs d’entrée ou de sortie pour distribuer ou évacuer dans ou depuis des passages de l’échangeur de l’oxygène liquide en tant que fluide frigorigène et de l’azote gazeux en tant que fluide calorigène. En outre, l’invention concerne un dispositif de réfrigération cryogénique destiné à transférer de la chaleur d'une source froide vers une source chaude via un fluide de travail circulant dans un circuit de travail fermé, le circuit de travail comprenant en série : une portion de compression sensiblement isotherme du fluide de travail, une portion de refroidissement sensiblement isobare du fluide de travail, une portion de détente sensiblement isotherme du fluide de travail et une portion de réchauffement sensiblement isobare du fluide de travail, la portion de compression du circuit de travail comprenant au moins deux compresseurs disposés en série et au moins un échangeur de refroidissement du fluide de travail comprimé disposé à la sortie de chaque compresseur, la portion de détente du circuit de travail comprenant au moins une turbine de détente et au moins un échangeur de réchauffement du fluide de travail détendu, dans lequel l’échangeur de refroidissement du fluide de travail comprimé et/ou l’échangeur de réchauffement du fluide de travail détendu est selon l’invention et comprend des collecteurs d’entrée ou de sortie pour distribuer ou évacuer dans ou depuis des passages de l’échangeur le fluide de travail comprimé en tant que fluide calorigène ou le fluide de travail détendu en tant que fluide frigorigène. Par ailleurs, l’invention concerne l’utilisation d’un échangeur selon l’invention dans laquelle ledit au moins un fluide calorigène et/ou ledit au moins un fluide frigorigène comprend au moins l’un parmi : le néon, le krypton, le xénon, l’azote, l’argon, l’oxygène, l’hydrogène, l’hélium, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, le méthane. La présente invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures mentionnées ci-après. FIG. 1 est un vue tridimensionnelle partielle d’un échangeur selon un mode de réalisation de l’invention. FIG. 2 est une vue en coupe d’une structure d’échange thermique dans un passage d’échangeur selon un mode de réalisation de l’invention. FIG. 3 est une vue schématique illustrant la structure et le fonctionnement d'un exemple de réalisation de dispositif de réfrigération selon l'invention. Comme on le voit sur FIG. 1 , un échangeur de chaleur selon l’invention comprend un ensemble de plaques 2 disposées parallèlement les unes aux autres avec espacement et formant ainsi plusieurs séries de passages 3 de forme parallélépipédique et plate pour l’écoulement d’au moins un fluide frigorigène et d’au moins un fluide calorigène à mettre en relation d’échange de chaleur indirect via les plaques 2. Les plaques 2 sont empilées parallèlement les unes aux autres et suivant une direction d’empilement y. Elles s’étendent suivant deux dimensions, longueur et largeur, respectivement suivant la direction longitudinale z et la direction latérale x. Les plaques 4 définissent ainsi une pluralité de passages 3 pour l’écoulement des fluides globalement parallèlement à la direction longitudinale z. De préférence, chaque passage 3 a une forme parallélépipédique et plate. Sur la majeure partie de leur hauteur, les passages 3 contiennent des structures d’échange thermique 8 comprenant, dans cet exemple, des tôles ondulées, également appelées ondes d’échange. Ces structures peuvent être perforées ou non. Ces structures d’échange 8 sont de préférence du type à génératrice verticale, ou disposition dite « easyway ». Dans ce cas, les structures d’échange ondulée 8 présentent, en fonctionnement, une direction globale d’ondulation qui est orthogonale à la direction longitudinale z et parallèle à la direction latérale x. Les structures d’échange sont liées par brasage aux plaques 2. Il est aussi envisageable que les structures d’échange thermique de l’échangeur présentent des directions, dimensions et/ou formes d’ondulation différentes de celles des modes de réalisation décrits dans la présente demande. A l’extrémité des passages 3, les structures d’échange 8 peuvent être prolongées respectivement par des ondes dite de distribution servant à répartir les fluides dans les passages respectifs. Tout ou partie des passages de l’échangeur 1 peuvent être pourvus d’au moins une structure d’échange thermique 8. Le long de leurs bords, les passages 3 sont fermés respectivement par des barres de fermeture 6. Les plaques 2 sont espacées entre elles par ces barres 6 qui n’obturent pas complétement les passages 3 mais laissent des ouvertures d’entrée et de sortie. Les entrées et sorties de chaque passage servant à la circulation d’un même fluide sont réunies par des collecteurs 4, 7 munis de tubulures 5 et servant à l’introduction et à l’évacuation du fluide. Selon l’invention, les plaques 2 et les structures d’échange thermique 8 sont formées en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane. Tout d’abord, grâce à sa structure à plaques, l’échangeur peut mettre en relation d’échange thermique plus de deux fluides, ce qui en fait un dispositif compact, offrant une grande surface d’échange et de fonctionnement plus flexible, en comparaison avec un échangeur de chaleur tubulaire. Par ailleurs, le titane et ses alliages se caractérisent par de faibles masses volumiques, plus faibles que celles de l’aluminium ou de l’acier, permettant de fabriquer des pièces plus légères. Le titane et ses alliages présentent également une bonne résistance mécanique, ce qui est avantageux lorsque les éléments sont soumis à des sollicitations mécaniques lors de leur transport ou de leur utilisation dans des dispositifs embarqués. En outre, le titane et ses alliages présentent une bonne résistance à la corrosion, ce qui en font des matériaux adaptés pour des utilisations en atmosphère corrosive, notamment en présence d’air ou d’oxygène. Un autre avantage est que le titane ou ses alliages ont une conductivité thermique plus faible que l’aluminium ou les alliages d’aluminium, en particulier à basse température. Cela réduit significativement le phénomène de conduction thermique du bout chaud vers le bout froid de l’échangeur, par les barres de fermeture notamment, et connu sous le nom de conduction longitudinale ou de fuites thermiques par conduction longitudinale, posant problème pour des échangeurs relativement courts et donc présentant un bout chaud proche du bout froid. L’utilisation de titane ou d’alliage de titane permet ainsi d’envisager des échangeurs plus courts, donc plus compacts et plus aisément embarquables. En particulier, les plaques 2 de l’échangeur présentent une longueur, mesurée parallèlement à la direction longitudinale z, inférieure ou égale à 1 m, de préférence comprise entre 0,1 et 0,8 m. Selon un mode de réalisation, les plaques 2 de l’échangeur présentent une largeur, mesurée parallèlement à la direction latérale x, inférieure ou égale à 0,1 m, de préférence comprise entre 0,02 et 0,08 m. Selon un mode de réalisation, les plaques 2 ont une épaisseur allant de 0,05 à 0,4 mm. Selon un mode de réalisation, l’échangeur comprend un empilement d’une pluralité de plaques 2, l’empilement présentant une hauteur, mesurée parallèlement à la direction d’empilement y, comprise entre 0,01 m et 0,05 m. Dans un mode de réalisation, la totalité des plaques 2 et des structures d’échange thermique 8 est formée de titane ou d’un alliage de titane. De préférence, les collecteurs d’entrée ou de sortie 4, 7 sont également formés en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane. De préférence encore, l’intégralité des éléments constitutifs de l’échangeur sont formés de titane ou d’un alliage de titane. Par « éléments constitutifs de l’échangeur », on entend notamment les pièces primaires formant le corps de l’échangeur, en particulier les structures d’échange thermiques, les plaques, les barres de fermeture, ainsi que les collecteurs d’entrée ou sortir de fluides assemblés audit corps. L’alliage de titane comprend de préférence au moins 50 % en poids de titane, de préférence encore au moins 90 % en poids de titane, et encore plus préférentiellement au moins 95 % en poids de titane. En particulier, l’alliage de titane peut comprendre du titane et au moins un composant choisi parmi le carbone, le fer, le vanadium, l’azote, l’oxygène, l’hydrogène. Selon un mode de réalisation particulier, l’alliage de titane peut comprendre de 0 à 0,08 % de carbone, de 0 à 0,05 % d’azote, de 0 à 0,4 % d’oxygène, de 0 à 0,015 % d’hydrogène et du titane pour le reste. Selon un autre mode de réalisation particulier, l’alliage de titane peut comprendre de 0 à 0,1 % de carbone, de 0 à 0,05 % d’azote, de 0 à 0,2 % d’oxygène, de 0 à 0,01 % d’hydrogène, de 5,5 à 6,75 % d’aluminium, de 3,5 à 4,5 % de vanadium, de 0 à 0,4 % de fer et du titane pour le reste. Selon un autre mode de réalisation particulier, l’alliage de titane peut comprendre de 0 à 0,08 % de carbone, de 0 à 0,05 % d’azote, de 0 à 0,13 % d’oxygène, de 0 à 0,012 % d’hydrogène, de 5,5 à 6,5 % d’aluminium, de 3,5 à 4,5 % de vanadium, de 0 à 0,25 % de fer et du titane pour le reste. Selon un mode de réalisation, les plaques 2 et les structures d’échange thermique 8 sont assemblées entre elles par brasage au moyen d’un agent de brasage comprenant un alliage eutectique, de préférence un alliage eutectique binaire cuivre-argent (CuAg). Par exemple, l’alliage eutectique peut comprendre 25% en poids de cuivre et 75% en poids d’argent. L’utilisation d’un alliage eutectique permet de limiter la température nécessaire à l'opération de brasage et donc de limiter les sollicitations thermique et mécanique des éléments constitutifs de l'échangeur. L’agent de brasage peut notamment se présenter sous la forme d’un revêtement déposé sur les surfaces des plaques 2 et/ou des structure d’échange 18 ou d’un ou plusieurs feuillards agencés entre les surfaces des plaques 2 et/ou des structures d’échange 8 à assembler. Selon un mode de réalisation, tout ou partie des éléments constitutifs de l’échangeur, notamment les structures d’échange thermiques 8 et/ou les plaques 2 et/ou les barres de fermetures 6, présentent en tout ou partie un revêtement surfacique formé d’un matériau distinct du nickel, d’un alliage de nickel ou de l’agent de brasage, en particulier formé d’un matériau comprenant du nickel, de préférence du nickel pur ou un alliage comprenant au moins 90%, voire au moins 95% en poids de nickel. Le revêtement surfacique est configuré pour limiter la dissolution du métal de base formant les éléments constitutifs de l’échangeur au cours du brasage. On limite ainsi l’interaction entre l’agent de brasage et le métal constitutif des éléments constitutifs de l’échangeur de façon à former le moins possible de phases d’intermétalliques fragiles, ce qui permet d’accroître la résistance mécanique de l’échangeur. De préférence, les structures d’échange thermique sont revêtues avant leur brasage avec les plaques 2. De préférence, au moins 90%, de préférence encore au moins 95%, de préférence encore au moins 98% de la superficie de la surface des structures d’échange 8 est revêtue. FIG. 2 schématise un exemple de mode de réalisation selon lequel les structures d’échange thermique 8 sont sous la forme de produits ondulés comprenant au moins une ondulation avec des sommets d’onde 121 et des bases d’onde 122 reliés alternativement par des ailettes 123, également appelées jambes d’onde. Les ailettes 123 se succèdent suivant une direction d’ondulation D qui est parallèle aux plaques 2 et, dans l’exemple illustré orthogonale à la direction longitudinale z. En fonctionnement, le fluide circulant dans le passage 3 est en relation d’échange de chaleur indirect via une plaque 2, qui forme une surface d’échange primaire, avec un autre fluide circulant dans un passage 3 adjacent. Les ailettes 123 forment des surfaces d’échange secondaires qui permettent d’intensifier les échanges de chaleur entre les fluides, ainsi que de rigidifier les passages de l’échange en jouant le rôle d’entretoises. Les structures 8 peuvent aussi revêtir d’autres formes particulières définies selon les caractéristiques d’écoulement de fluide souhaitées. De manière plus générale, le terme « ailettes » couvre des lames ou autres surfaces secondaires d’échange thermique, qui s’étendent entre les surfaces primaires d’échange thermique, c’est-à-dire les plaques de l’échangeur, dans les passages de l’échangeur. Dans le mode de réalisation selon FIG. 2 , les canaux définis entre chaque paire d’ailettes 123 consécutives ont une section transversale de forme globale rectangulaire, les ailettes s’étendant globalement parallèlement à la direction longitudinale z et parallèlement à la direction d’empilement y. Il est aussi envisageable que les ailettes 123 forment un angle d’inclinaison avec la direction y. Notons qu’en tant que structure d’échange thermique 8 du type produit ondulé, on pourra utiliser les différents types d’ondes mis en œuvre habituellement dans les échangeurs du type à plaques et ailettes, à savoir les ondes droites, les ondes à décalage partiel (du type « serrated » en anglais), les ondes à vagues ou arêtes de hareng (du type « herringbone » en anglais), perforées ou non. De préférence, la structure d’échange thermique 8 présente une hauteur h, correspondant sensiblement à la hauteur du passage dans lequel elle est agencée, comprise entre 1 et 3 mm. La structure d’échange thermique 8 a de préférence une épaisseur e inférieure à 0,15 mm, de préférence allant de 0,03 à 0,1 mm. Cela permet de gagner en compacité et/ou de réduire le poids de l’échangeur. Notons que l’épaisseur d’une structure d’échange thermique du type produit ondulé s’entend de l’épaisseur du produit plat à partir duquel le produit ondulé est formé. Cette épaisseur correspond à l’épaisseur des jambes d’ondes, des sommets d’onde et des bases d’ondes une fois le produit ondulé formé. Selon un mode de réalisation, la structure d’échange thermique 8 présente d’au moins 40 ailettes par pouce ou fins per inch (1 pouce=2,54 centimètres), de préférence une densité d’ailettes d’au plus 70 ailettes par pouce ou fins per inch (1 pouce=2,54 centimètres). Le titane ou ses alliages ayant une masse volumique plus faible que l’aluminium, il est possible d’utiliser des densités d’ailettes plus élevées sans augmenter de façon trop importante le poids de l’échangeur. Comme dans l’exemple de FIG. 2 , les ailettes 123 se succèdent de préférence périodiquement avec un pas p entre deux ailettes successives. La densité d’ailettes n, i.e. le nombre d’ailettes par unité de longueur, exprimé par la relation n=1/p. Selon un mode de réalisation, les passages 3 sont délimités par des barres de fermetures 6 qui peuvent présenter une section transversale de forme carrée, rectangulaire ou en U. Les barres de fermetures 6 avec section en U permettent de renforcer mécaniquement l'échangeur et limitent l'affaissement des ondes durant l'opération de brasage en température. En effet, afin d'obtenir des joints brasés de qualités, c'est-à-dire continus, il est impératif d'appliquer une charge à l'assemblage durant le brasage. De plus, les barres de fermeture servent à isoler les fluides contenus dans l'échangeur de l'atmosphère extérieure. L’utilisation de barres de fermetures 6 avec section en U permet de gagner en section de passage pour le fluide circulant dans les passages de l’échangeur, grâce au volume supplémentaire libéré dans le creux du U, et contribue à minimiser la taille de l'échangeur. De préférence, tout ou partie des barres 6 sont agencées de sorte que le creux du U des barres 6 est orienté vers l’intérieur des passages de l’échangeur. Le creux du U peut éventuellement être orienté vers la face d’une des plaques situées de part et d’autre d’une barre. A noter que les barres de fermetures 6 peuvent également être formées en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane. Les barres 6 peuvent aussi être assemblées par brasage au moyen d’un agent de brasage comprenant un alliage cuivre-argent eutectique. FIG. 3 schématise un mode de réalisation selon lequel au moins un échangeur selon l’invention est intégré dans un dispositif de réfrigération cryogénique du type utilisant un cycle de Brayton. Ces dispositifs de réfrigération se sont généralement utilisés pour la reliquéfaction de vapeurs de méthane ou la liquéfaction d’hydrogène ou encore refroidir des éléments supraconducteurs. Ils peut s’agir de dispositifs embarqués sur des bateaux ou des satellites. L’intégration d’un ou plusieurs échangeurs selon l’invention présente l’avantage de réduire la masse et les dimensions des dispositifs de réfrigération. En se référant à l'exemple de réalisation de FIG. 3 , le dispositif de réfrigération selon l'invention est prévu pour transférer de la chaleur d'une source froide 35 à une température cryogénique vers une source chaude 21, à température ambiante par exemple. La source froide 35 peut être, par exemple, de l'azote liquide à refroidir et la source chaude 21 de l'eau ou de l'air. Pour réaliser ce transfert de chaleur, le dispositif de réfrigération illustré sur FIG. 3 utilise un circuit de travail 200 d'un fluide de travail comprenant les composants listés ci-dessous. Le circuit 200 comprend au moins deux compresseurs 23, 25, 27 centrifuges disposés en série et fonctionnant à température ambiante. Le circuit 200 comprend plusieurs échangeurs de chaleur 22, 24, 26 fonctionnant à température ambiante disposés respectivement à la sortie des compresseurs 23, 25, 27. Les températures du fluide de travail en entrée et en sortie, de chaque étage de compression (c'est-à-dire à l'entrée et à la sortie de chaque compresseur 23, 25, 27, sont maintenues par les échanges thermiques à un niveau sensiblement identique. Les températures d'entrée et de sortie de chaque étage de compression sont sensiblement les mêmes. Les échangeurs 22, 24, 26 peuvent être distincts ou être constitués de portions distinctes d'un même échangeur en échange thermique avec la source chaude 21. Au moins un des échangeur 26, 24, 22 de refroidissement du fluide de travail comprimé est selon l’invention. En aval de la portion de compression comprenant les compresseurs en série, le réfrigérateur comprend un échangeur 28 de chaleur de préférence de type à plaques à contre-courant séparant les éléments à température ambiante (en partie haute du circuit 200 représenté sur FIG. 3 ) des éléments à température cryogéniques (en partie inférieure du circuit 200). Le fluide est refroidi. Le refroidissement du gaz de la température ambiante à la température cryogénique s'effectue par échange à contre-courant avec le même fluide de travail à température cryogénique qui revient de la portion de détente après échange thermique avec la source froide 35. En aval de cette portion de refroidissement constituée par l'échangeur 28 à plaques, le circuit comporte une ou plusieurs turbines 29, 31, 33 de détente, de préférence de type centripètes, disposées en série. Les turbines 29, 31, 33 fonctionnent à température cryogéniques, les températures d'entrée et de sortie de chaque étage de détente (entrée et sortie de turbine) sont maintenues sensiblement identiques par un ou plusieurs échangeurs de chaleur 30, 32, 34 cryogéniques disposés à la sortie de la ou des turbines. Cette disposition permet de se rapprocher d'une détente isotherme. Les températures d'entrée et de sortie de chaque étage de détente sont sensiblement les mêmes. Ces échangeurs 30, 32, 34 de réchauffement peuvent être distincts ou être constitués de portions distinctes d'un même échangeur en échange thermique avec la source froide 35. Au moins un des échangeurs 30, 32, 34 de réchauffement du fluide de travail détendu est conforme à l’invention. En aval de la portion de détente et de l'échange thermique avec la source froide 35, le fluide de travail échange thermiquement à nouveau avec l'échangeur 28 de chaleur à plaques. Le fluide échange thermiquement dans l'échangeur 8 à contre-courant par rapport à son passage après la portion de compression. Après réchauffage le fluide revient dans la portion de compression et peut recommencer un cycle. Le réfrigérateur utilise de préférence comme fluide de travail un fluide en phase gazeuse circulant en circuit fermé. Celui-ci est constitué par exemple d'un gaz pur ou d'un mélange de gaz pur. Les gaz les mieux adaptés à cette technologie sont notamment : l'hélium, le néon, l'azote, l'oxygène et l'argon. Le monoxyde de carbone et le méthane, ou tout autre fluide présentant une phase gazeuse à la température de la source froide, peuvent également être utilisés. Selon un mode de réalisation, le réfrigérateur est conçu et piloté ainsi de façon à obtenir un cycle de travail du fluide se rapprochant du cycle d'Ericsson , c’est-à-dire une compression isotherme, un refroidissement isobare, une détente isotherme et un réchauffement isobare. Selon un autre mode de réalisation, le réfrigérateur est conçu et piloté ainsi de façon à obtenir un cycle de travail du fluide se rapprochant du cycle de Brayton, c’est-à-dire une compression adiabatique, un refroidissement isobare, une détente adiabatique et un réchauffement isobare. Selon une particularité avantageuse, le réfrigérateur utilise pour l'entraînement au moins des compresseurs 23, 25, 27 (c'est-à-dire pour l'entraînement des roues des compresseurs) plusieurs moteurs 70 dits à hautes vitesses. Par moteur à haute vitesse on désigne habituellement des moteurs dont la vitesse de rotation permet un accouplement direct avec un étage de compression centrifuge ou un étage de détente centripète. Les moteurs à haute vitesse utilisent de préférence des paliers magnétiques ou dynamiques à gaz. Un moteur à haute vitesse tourne typiquement à une vitesse de rotation de 10 000 tours par minute ou plusieurs dizaines de milliers de tours par minute. Un moteur basse vitesse tourne plutôt avec une vitesse de quelques milliers de tours par minute. Echangeur de chaleur du type à plaques et ailettes configuré pour mettre en relation d’échange thermique au moins un fluide frigorigène et au moins un fluide calorigène, ledit échangeur comprenant une pluralité de plaques (2) agencées parallèlement entre elles et à une direction longitudinale (z) de façon à définir entre lesdites plaques (2) une pluralité de passages (3) adaptés pour l’écoulement du fluide frigorigène ou du fluide calorigène suivant la direction longitudinale (z), des structures d’échange thermique (8) à ailettes (123) étant agencées au sein dans au moins une partie des passages (3), caractérisé en ce que les plaques (2) et les structures d’échange thermique (8) sont formées en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la totalité des plaques (2) et des structures d’échange thermique (8) est formée de titane ou d’un alliage de titane. Echangeur selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend des collecteurs d’entrée ou de sortie (4, 7) configurés pour introduire ou évacuer le fluide frigorigène ou le fluide calorigène dans ou depuis les passages (3), lesdits collecteurs d’entrée ou de sortie (4, 7) étant formés en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’alliage de titane comprend au moins 50 % en poids de titane, de préférence encore au moins 90 % en poids de titane, et encore plus préférentiellement au moins 95 % en poids de titane. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les structures d’échange thermiques (8) et les plaques (2) sont assemblées par brasage au moyen d’un agent de brasage, les structures d’échange thermiques (8) et/ou les plaques (2) présentant en tout ou partie un revêtement surfacique formé d’un matériau distinct du nickel, d’un alliage de nickel ou de l’agent de brasage, en particulier formé d’un matériau comprenant du nickel. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaques (2) et les structures d’échange thermique (8) sont assemblées par brasage au moyen d’un agent de brasage comprenant un alliage cuivre-argent eutectique. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les structures d’échange thermique (8) sont sous la forme de produits ondulés comprenant au moins une ondulation avec des sommets d’onde (121) et des bases d’onde (122) disposés contre les plaques (2) et reliés alternativement par des ailettes (123), lesdites ailettes (123) se succédant suivant une direction d’ondulation (D) des structures d’échange thermique (8). Echangeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite au moins une ondulation présente une densité d’ailettes, définie comme le nombre d’ailettes par unité de longueur mesuré suivant la direction d’ondulation (D), d’au moins 30 ailettes par pouce ou fins per inch (1 pouce=2,54 centimètres), de préférence une densité d’ailettes d’au plus 80 ailettes par pouce ou fins per inch (1 pouce=2,54 centimètres), de préférence encore une densité d’ailettes comprise entre 40 et 70 ailettes par pouce ou fins per inch (1 pouce=2,54 centimètres). Echangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les structures d’échange thermique (8) présentent une épaisseur allant de 0,03 à 0,1 mm. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les passages (3) présentent une hauteur allant de 1 à 3 mm, ladite hauteur étant définie comme l’écart entre deux plaques (2) adjacentes mesuré orthogonalement aux plaques (2). Echangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaques (2) ont une épaisseur allant de 0,05 à 0,4 mm. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un corps formé par l’empilement des plaques (2), ledit corps présentent une longueur, mesurée parallèlement à la direction longitudinale (z), inférieure ou égale à 1 m, de préférence comprise entre 0,1 et 0,8 m et/ou ledit corps présentent une largeur, mesurée parallèlement à la direction latérale (x), inférieure ou égale à 0,1 m, de préférence comprise entre 0,02 et 0,08 m et/ou ledit corps présentant une hauteur, mesurée orthogonalement aux directions longitudinale (z) et latérale (x), inférieure à 0,06 m, de préférence comprise entre 0,01 et 0,05 m. Echangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les passages (3) sont délimités par des barres de fermetures (6) agencées entre les plaques (2) et formées en tout ou partie de titane ou d’un alliage de titane, en particulier les barres de fermeture (6) présentent une section transversale de forme carrée, rectangulaire ou en U. Installation de séparation d'air par distillation ou de liquéfaction d’hydrogène comprenant au moins un échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 12, l’échangeur de chaleur comprenant des collecteurs d’entrée ou de sortie pour distribuer ou évacuer dans ou depuis des passages de l’échangeur de l’oxygène liquide en tant que fluide frigorigène et de l’azote gazeux en tant que fluide calorigène. Dispositif de réfrigération cryogénique destiné à transférer de la chaleur d'une source froide (35) vers une source chaude (21) via un fluide de travail circulant dans un circuit (200) de travail fermé, le circuit (200) de travail comprenant en série : une portion de compression sensiblement isotherme du fluide de travail, une portion de refroidissement sensiblement isobare du fluide de travail, une portion de détente sensiblement isotherme du fluide de travail et une portion de réchauffement sensiblement isobare du fluide de travail, la portion de compression du circuit (200) de travail comprenant au moins deux compresseurs (27, 25, 23) disposés en série et au moins un échangeur (26, 24, 22) de refroidissement du fluide de travail comprimé disposé à la sortie de chaque compresseur (27, 25, 23), la portion de détente du circuit (200) de travail comprenant au moins une turbine (29, 31, 33) de détente et au moins un échangeur (30, 32, 34) de réchauffement du fluide de travail détendu, dans lequel l’échangeur (26, 24, 22) de refroidissement du fluide de travail comprimé et/ou l’échangeur (30, 32, 34) de réchauffement du fluide de travail détendu est tel que défini selon l'une des revendications 1 à 12 et comprend des collecteurs d’entrée ou de sortie pour distribuer ou évacuer dans ou depuis des passages de l’échangeur le fluide de travail comprimé en tant que fluide calorigène ou le fluide de travail détendu en tant que fluide frigorigène. Utilisation d’un échangeur selon l’une des revendications 1 à 13 dans laquelle ledit au moins un fluide calorigène et/ou ledit au moins un fluide frigorigène comprend au moins l’un parmi : le néon, le krypton, le xénon, l’azote, l’argon, l’oxygène, l’hydrogène, l’hélium, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, le méthane.