Brevet FR3152579A1 — publié le 20250307

Elément interne d’échangeur de chaleur amélioré L’invention concerne un dispositif de régulation thermique (100), adapté notamment à un véhicule, et configuré pour réguler thermiquement un composant dont le fonctionnement est sensible à la température, ledit dispositif (100) comprenant : au moins un canal d’écoulement (1) de fluide caloporteur, un élément interne (2) disposé dans l’au moins un canal d’écoulement (1) et comprenant des moyens de perturbation (3) configurés pour perturber l’écoulement du fluide caloporteur lors de son passage au sein du canal d’écoulement (1), caractérisé en ce que les moyens de perturbation (3) comprennent au moins une lame (30), ladite lame (30) étant raccordée par deux bords d’attache (4) à l’élément interne (2), les deux bords d’attache (4) forment un plan (AA), ladite lame (30) comprend un premier bord libre (31) et un deuxième bord libre (32) joignant respectivement les deux bords d’attache (4), le premier bord libre (31) s’étendant à l’extérieur d’une première face du plan AA et le deuxième bord libre (32) s’étendant à l’extérieur d’une seconde face du plan AA, opposée à la première face. [Fig. 2] Elément interne d’échangeur de chaleur amélioré La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique pour le refroidissement et/ou le chauffage d’au moins un composant dont le fonctionnement est sensible à la température, ce composant étant notamment un module électronique de puissance d’un onduleur ou une cellule de batterie. Ce dispositif étant adapté notamment aux véhicules. Plus précisément, la présente invention concerne les dispositifs de perturbation de fluides utilisés pour ce type de dispositifs de régulation thermique. Il est connu, dans le cadre d’un refroidissement d’une carte électronique de puissance, comme celle utilisée dans un convertisseur DCDC (ce convertisseur étant destiné à transformer une tension d'un courant continu d’une première valeur de tension à une deuxième valeur de tension), d’employer un liquide de refroidissement circulant dans une plaque qui est en contact avec la carte électronique. Un tel système implique un débit de fluide important et est énergivore. De plus, l’architecture de la carte électronique peut compliquer l’accès, en termes de refroidissement, aux composants les plus chauds. Il est également connu de nos jours d’équiper des véhicules électriques, thermiques ou hybrides de composants de stockage d’énergie électrique permettant une alimentation électrique des différents éléments du véhicule. Ces composants de stockage d’énergie électrique sont généralement composés de cellules de stockage d’énergie électrique positionnées dans un pack-batterie. La présente invention vise notamment à améliorer encore la régulation thermique de composants, notamment pour les refroidir, en proposant des solutions thermiquement efficaces. L'efficacité des dispositif de régulation thermique est principalement déterminée par les échanges thermiques entre le fluide réfrigérant et le(s) composant(s) à refroidir ou le fluide de refroidissement. Afin de permettre le brassage de ce fluide pour augmenter les échanges thermiques, ces dispositifs sont équipés de dispositifs de perturbation de l'écoulement du fluide. Cependant, les dispositifs de perturbation peuvent présenter les inconvénients suivants, à savoir conduire à une diminution de la résistance mécanique des plaques, et donc du dispositif de régulation thermique, ainsi qu’une augmentation des pertes de charge au sein du système. L’invention a ainsi pour objet un dispositif de régulation thermique, adapté notamment à un véhicule, et configuré pour réguler thermiquement un composant dont le fonctionnement est sensible à la température, ledit dispositif comprenant : au moins un canal d’écoulement de fluide caloporteur, un élément interne disposé dans l’au moins un canal d’écoulement et comprenant des moyens de perturbation configurés pour perturber l’écoulement du fluide caloporteur lors de son passage au sein du canal d’écoulement, caractérisé en ce que les moyens de perturbation comprennent au moins une lame, ladite lame étant raccordée par deux bords d’attache à l’élément interne, les deux bords d’attache forment un plan, ladite lame comprend un premier bord libre et un deuxième bord libre joignant respectivement les deux bords d’attache, le premier bord libre s’étendant à l’extérieur d’une première face du plan et le deuxième bord libre s’étendant à l’extérieur d’une seconde face du plan, opposée à la première face. Grâce aux premier et deuxième bords libres qui s’étendent de part et d’autre du plan, le fluide caloporteur qui s’écoule dans l’au moins un canal d’écoulement est avantageusement perturbé, augmentant ainsi le coefficient de transfert thermique du fluide caloporteur avec le composant à réguler thermiquement tout en limitant les pertes de charge du fluide caloporteur. Selon l’un des aspects de l’invention, les moyens de perturbation sont venus de matière avec l’élément interne. Selon l’un des aspects de l’invention, les premier et deuxième bords libres sont symétriques par rapport au plan. Selon l’un des aspects de l’invention, les premier et deuxième bords libres sont symétriques par rapport à un axe positionné à égal distance et parallèlement aux premier et deuxième bords libres, ledit axe de symétrie s’étendant dans le plan. Selon l’un des aspects de l’invention, les premier et deuxième bords libres sont rectilignes. On comprend ainsi que les bords libres sont formés d’au moins deux sections de droites. Ainsi les bords libres ne présentent pas de sections courbées. Selon l’un des aspects de l’invention, les premier et deuxième bords libres comprennent un premier angle. On comprend ainsi que les bords libres sont formés notamment de deux sections de droites et que le premier angle est celui formé par ces deux sections de droites. Selon l’un des aspects de l’invention, le premier angle a une valeur comprise entre 132° et 160°. Selon l’un des aspects de l’invention, les premier et deuxième bords libres comprennent un second angle. On comprend ainsi que les bords libres sont formés notamment de trois sections de droites et que le second angle est celui formé par deux des trois sections de droites, paire de sections de droites différentes de la paire de sections de droites formant le premier angle. Selon l’un des aspects de l’invention, le second angle a une valeur comprise entre 155° et 177°. Selon l’un des aspects de l’invention, les premier et deuxième bords libres sont courbés. Dans cette variante les premier et deuxièmes bords libres sont par exemple une succession de sections de courbes. Les sections de courbes peuvent être dépourvues entre elles de point d’inflexion ou bien alternativement, les premier et deuxième bords libres peuvent avoir un ou plusieurs points d’inflexion. Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément interne comprend une pluralité de lames telles que la lame décrit précédemment. Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément interne est une tôle ondulée. Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément interne a, selon une direction transversale à l’écoulement du fluide caloporteur, un profil sinusoïdal, triangulaire, crénelé, trapézoïdal ou queue-d’aronde. Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément interne est par exemple obtenu au moins par une première étape de profilage à froid afin d’obtenir le profil transversal souhaité, suivie d’une étape de découpe pour la réalisation de la lame ou de la pluralité de lames. Selon l’un des aspects de l’invention, le canal comprend deux parois transversales opposées s’étendant chacune dans un plan perpendiculaire à la direction d’écoulement du fluide caloporteur. Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément interne est formé d’une succession de cloisons latérales et de sommets orientés transversalement au canal, lesdites cloisons latérales s’étendant dans la direction d’écoulement du fluide caloporteur et lesdits sommets étant en contact avec les parois transversales opposées du canal. Ces cloisons latérales et ces sommets forment le profil de l’élément interne. Selon l’un des aspects de l’invention, la pluralité de lames est positionnée sur au moins une cloison latérale de l’élément interne. Selon l’un des aspects de l’invention, les lames sont placées sur la cloison latérale les une derrière les autres dans la direction d’écoulement du fluide caloporteur. Selon l’un des aspects de l’invention, la pluralité de lames comprend des groupes de lames dont chaque groupe est positionné sur une cloison latérale différente. Selon l’un des aspects de l’invention, chaque groupe de lames partagent le même plan par lequel les premiers et deuxièmes bords libres des lames du groupe s’étendent vers l’extérieur de façon opposés. Selon l’un des aspects de l’invention, les premier et deuxième bords libres d’un même groupe de lames sont identiques. On comprend ainsi que dans un même groupe de lames, les différentes lames du groupe ont la même forme et les mêmes dimensions. Selon l’un des aspects de l’invention, les premier et deuxième bords libres d’un même groupe de lames présentent un premier angle, et optionnellement un second angle, de valeurs différentes. Selon l’un des aspects de l’invention, les lames d’un même groupe de lames d’une cloison latérale présentent une symétrie axiale de 180° avec les lames d’un autre groupe de lames d’une cloison latérale voisine, symétrie axiale selon un axe s’étendant dans la direction d’écoulement du fluide caloporteur. Selon l’un des aspects de l’invention, les premiers bords libres d’un groupe de lames s’étendent dans une direction contraire aux premiers bords libres d’un groupe de lames d’une cloison latérale voisine. En d’autres termes, la première face du plan d’une cloison latérale fait face à une autre première face du plan d’une cloison latérale voisine. Il en est de même des deuxièmes bords libres d’un groupe de lames d’avec un autre groupe de lames d’une cloison latérale voisine. Selon l’un des aspects de l’invention, les deux parois transversales opposées sont formées chacune d’elles par une plaque, ces deux plaques sont disposées l’une contre l’autre par des parois latérales disposées de part et d’autre des parois transversales Selon l’un des aspects de l’invention, le canal comprend au moins une face plane configurée pour être en contact avec le composant. 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 : la FIG. 1 est une vue schématique d’ensemble d’un dispositif de régulation thermique selon un mode de réalisation de l’invention ; la FIG. 2 est une vue schématique de détails de l’élément interne du dispositif de régulation thermique de la FIG. 1 ; la FIG. 3 est une vue schématique de détails de l’élément interne du dispositif de régulation thermique selon un autre mode de réalisation de l’invention ; la FIG. 4 est une vue schématique de différents profils possibles de l’élément interne selon l’invention; la FIG. 5 est une vue schématique en coupe de l’élément interne de la FIG. 1 . 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. Description détaillée La FIG. 1 illustre schématiquement un dispositif de régulation thermique 100, adapté notamment à un véhicule, et configuré pour réguler thermiquement un composant, non illustré, dont le fonctionnement est sensible à la température, ledit dispositif 100 comprenant : au moins un canal d’écoulement 1 de fluide caloporteur, un élément interne 2 disposé dans l’au moins un canal d’écoulement 1 et comprenant des moyens de perturbation 3 configurés pour perturber l’écoulement du fluide caloporteur lors de son passage au sein du canal d’écoulement 1. Comme on peut le voir tout particulièrement aux figures 2 et 3, les moyens de perturbation 3 comprennent au moins une lame 30, ladite lame 30 étant raccordée par deux bords d’attache 4 à l’élément interne 2, les deux bords d’attache 4 forment un plan AA, ladite lame 30 comprend un premier bord libre 31 et un deuxième bord libre 32 joignant respectivement les deux bords d’attache 4, le premier bord libre 31 s’étendant à l’extérieur d’une première face du plan AA et le deuxième bord libre 32 s’étendant à l’extérieur d’une seconde face du plan AA, opposée à la première face. Dans la présente invention, le fluide caloporteur circulant dans l’au moins un canal d’écoulement peut être de l’air, de l’eau glycolée ou un fluide réfrigérant par exemple choisi parmi un fluide R134a, R1234yf, R744 ou R290. Les moyens de perturbation 3 sont venus de matière avec l’élément interne 2. Les premier et deuxième bords libres 31, 32 sont symétriques par rapport au plan AA. Les premier et deuxième bords libres 31, 32 sont symétriques par rapport à un axe BB positionné à égal distance et parallèlement aux premier et deuxième bords libres 31, 32, ledit axe de symétrie BB s’étendant dans le plan AA. Les premier et deuxième bords libres 31, 32 sont rectilignes. On comprend ainsi que les bords libres 31, 32 sont formés d’au moins deux sections de droites. Ainsi les bords libres ne présentent pas de sections courbées. Comme il est visible aux FIG. 2 et 3, les premier et deuxième bords libres 31, 32 comprennent un premier angle 33. On comprend ainsi que les bords libres 31, 32 sont formés notamment de deux sections de droites et que le premier angle 33 est celui formé par ces deux sections de droites. Le premier angle 33 a une valeur comprise entre 132° et 160°. Il faut noter que plus la valeur du premier angle 33 est faible et plus les premier et deuxièmes bords libres 31, 32 s’étendent au-delà du plan AA. Tel qu’illustré à la FIG. 3 uniquement, les premier et deuxième bords libres 31, 32 comprennent un second angle 34. On comprend ainsi que les bords libres 31, 32 sont formés notamment de trois sections de droites et que le second angle 34 est celui formé par deux des trois sections de droites, paire de sections de droites différentes de la paire de sections de droites formant le premier angle 33. Dans le cas de la présence d’un second angle 34 et comme illustré à la FIG. 3 , les premier et deuxièmes bords libres 31, 32 comprennent également un premier angle 33. Le second angle 34 a une valeur comprise entre 155° et 177°. De la même manière que pour le premier angle 33, plus la valeur du second angle 34 est faible et davantage les premier et deuxième bords libres s’étendent en s’éloignant du plan AA. Selon une alternative non illustrée à la présence d’un premier et second angle, les premier et deuxième bords libres 31, 32 sont courbés. Dans cette variante les premier et deuxièmes bords libres 31, 32 sont par exemple une succession de sections de courbes. Les sections de courbes peuvent être dépourvues entre elles de point d’inflexion ou bien alternativement, les premier et deuxième bords libres 31, 32 peuvent avoir un ou plusieurs points d’inflexion. Tel qu’illustré aux figures 1, 2, 3 et 5, l’élément interne 2 comprend une pluralité de lames 30 telles que la lame 30 décrit précédemment. L’élément interne 2 est une tôle ondulée. L’élément interne 2 a, selon une direction transversale à l’écoulement du fluide caloporteur, un profil sinusoïdal, triangulaire, crénelé, trapézoïdal ou queue-d’aronde, comme ces exemples sont illustrés à la FIG. 4 . Les figures 1, 2, 3 et 5 illustrent le cas d’un profil en queue-d’aronde, selon un mode de réalisation préféré de l’invention. En effet, la combinaison de ce profil en queue-d’aronde avec une pluralité de lames 30 telles que définies dans la présente invention apporte un meilleur rapport entre la perturbation du fluide caloporteur et les pertes de charge limitées. Par queue-d’aronde on peut comprendre également que la forme du profil est de type oméga. L’élément interne 2 est par exemple obtenu au moins par une première étape de profilage à froid afin d’obtenir le profil transversal souhaité, suivie d’une étape de découpe pour la réalisation de la lame 30 ou de la pluralité de lames 30. Tel que schématiquement illustré aux figures 1, 2, 3 et 5, plus particulièrement aux figures 1 et 5, le canal 1 comprend deux parois transversales opposées 10 s’étendant chacune dans un plan perpendiculaire à la direction d’écoulement du fluide caloporteur. L’élément interne 2, peut être formé d’une succession de cloisons latérales 21 et de sommets 22 orientés transversalement au canal 1, lesdites cloisons latérales 21 s’étendant dans la direction d’écoulement du fluide caloporteur et lesdits sommets 22 étant en contact avec les parois transversales opposées 10 du canal 1. Ces cloisons latérales 21 et ces sommets 22 forment le profil de l’élément interne 2 et sont tout particulièrement visibles à la FIG. 5 . La pluralité de lames 30 est positionnée sur au moins une cloison latérale 21 de l’élément interne 2. Les lames 30 sont placées sur la cloison latérale 21 les une derrière les autres dans la direction d’écoulement du fluide caloporteur. La pluralité de lames 30 comprend des groupes de lames 30 dont chaque groupe est positionné sur une cloison latérale 21 différente. Chaque groupe de lames 30 partagent le même plan AA par lequel les premiers et deuxièmes bords libres 31, 32 des lames 30 du groupe s’étendent vers l’extérieur de façon opposés. Les premier et deuxième bords libres 31, 32 d’un même groupe de lames 30 sont identiques. On comprend ainsi que dans un même groupe de lames 30, les différentes lames 30 du groupe ont la même forme et les mêmes dimensions. Les premier et deuxième bords libres 31, 32 d’un même groupe de lames 30 présentent un premier angle 33, et optionnellement un second angle 34, de valeurs différentes. Il est ainsi possible d’avoir les premiers angles 33 d’un groupe de lames 30 ayant une valeur allant en diminuant dans le sens d’écoulement du fluide caloporteur dans le canal 1, ou inversement d’avoir les premiers angles 33 d’un groupe de lames 30 ayant une valeur allant grandissante dans le sens d’écoulement du fluide caloporteur dans le canal 1. Les lames 30 d’un même groupe de lames 30 d’une cloison latérale 21 présentent une symétrie axiale de 180° avec les lames 30 d’un autre groupe de lames 30 d’une cloison latérale 21 voisine, symétrie axiale selon un axe CC s’étendant dans la direction d’écoulement du fluide caloporteur, comme illustré à la FIG. 5 . Les premiers bords libres 31 d’un groupe de lames 30 s’étendent dans une direction contraire aux premiers bords libres 31 d’un groupe de lames 30 d’une cloison latérale 21 voisine. En d’autres termes, la première face du plan AA d’une cloison latérale 21 fait face à une autre première face du plan AA d’une cloison latérale 21 voisine. Il en est de même des deuxièmes bords libres 32 d’un groupe de lames 30 d’avec un autre groupe de lames 30 d’une cloison latérale 21 voisine. Le dispositif de régulation thermique 100 de l’invention peut comprendre un faisceau de tubes non illustré dont l’au moins un canal d’écoulement 1 de fluide caloporteur s’étend entre deux tubes. Un tel dispositif peut être par exemple un évaporateur. Le canal d’écoulement 1 de fluide caloporteur peut alors être de l’air et alors l’élément interne 2 un système d’ailettes disposées entre les tubes du faisceau dans lesquels circulent un fluide réfrigérant. Dans un tel exemple, le composant dont le fonctionnement est sensible à la température est refroidie indirectement. Il est également possible d’avoir un dispositif de régulation thermique 100 dont l’au moins un canal d’écoulement 1 est formé par les deux parois transversales opposées 10 qui sont formées chacune d’elles par une plaque, ces deux plaques étant disposées l’une contre l’autre par des parois latérales disposées de part et d’autre d’au moins une des parois transversales. Dans cet exemple, le composant dont le fonctionnement est sensible à la température peut être soit régulé thermiquement en étant disposé sur une des plaques définissant les parois latérales, soit régulé thermiquement indirectement par le dispositif de régulation thermique 100 comprenant alors un faisceau de canaux d’écoulement 1 de fluide caloporteur, le faisceau comprenant des seconds canaux configurés pour faire circuler un second fluide caloporteur, préférentiellement différent du premier fluide caloporteur, qui échangera thermiquement des calories avec le premier fluide caloporteur. Les seconds canaux sont, dans un tel exemple, disposés en alternance avec les canaux d’écoulement 1. Dans le cas du composant disposé sur une plaque, le canal 1 comprend au moins une face plane configurée pour être en contact avec le composant. Dispositif de régulation thermique (100), adapté notamment à un véhicule, et configuré pour réguler thermiquement un composant dont le fonctionnement est sensible à la température, ledit dispositif (100) comprenant : au moins un canal d’écoulement (1) de fluide caloporteur, un élément interne (2) disposé dans l’au moins un canal d’écoulement (1) et comprenant des moyens de perturbation (3) configurés pour perturber l’écoulement du fluide caloporteur lors de son passage au sein du canal d’écoulement (1), caractérisé en ce que les moyens de perturbation (3) comprennent au moins une lame (30), ladite lame (30) étant raccordée par deux bords d’attache (4) à l’élément interne (2), les deux bords d’attache (4) forment un plan (AA), ladite lame (30) comprend un premier bord libre (31) et un deuxième bord libre (32) joignant respectivement les deux bords d’attache (4), le premier bord libre (31) s’étendant à l’extérieur d’une première face du plan AA et le deuxième bord libre (32) s’étendant à l’extérieur d’une seconde face du plan AA, opposée à la première face. Dispositif de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel les premier et deuxième bords libres (31, 32) sont symétriques par rapport à un axe (BB) positionné à égal distance et parallèlement aux premier et deuxième bords libres (31, 32), ledit axe de symétrie (BB) s’étendant dans le plan (AA). Dispositif de régulation thermique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième bords libres (31, 32) sont rectilignes. Dispositif de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel les premier et deuxième bords libres (31, 32) comprennent un premier angle (33). Dispositif de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel les premier et deuxième bords libres (31, 32) comprennent un second angle (34). Dispositif de régulation thermique (100) dans lequel l’élément interne (2) comprend une pluralité de lames (30) telles que la lame (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Dispositif de régulation thermique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le canal (1) comprend deux parois transversales opposées (10) s’étendant chacune dans un plan perpendiculaire à la direction d’écoulement du fluide caloporteur. Dispositif de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément interne (2) est formé d’une succession de cloisons latérales (21) et de sommets (22) orientés transversalement au canal (1), lesdites cloisons latérales (21) s’étendant dans la direction d’écoulement du fluide caloporteur et lesdits sommets (22) étant en contact avec les parois transversales opposées (10) du canal (1). Dispositif de régulation thermique (100) selon les revendications 6 et 8, dans lequel la pluralité de lames (30) est positionnée sur au moins une cloison latérale (21) de l’élément interne (2). Dispositif de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel les lames (30) sont placées sur la cloison latérale (21) les une derrière les autres dans la direction d’écoulement du fluide caloporteur.