FR3093556A1 - Plaque constitutive d’un échangeur de chaleur et échangeur de chaleur comprenant au moins une telle plaque - Google Patents
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Abstract
Plaque constitutive d’un échangeur de chaleur et échangeur de chaleur comprenant au moins une telle plaque La présente invention a pour objet une plaque (105a) constitutive d’un échangeur de chaleur et destinée à délimiter au moins un premier canal (111a) de circulation d’un premier fluide et un deuxième canal (111b) de circulation d’un deuxième fluide. La plaque (105a) s’étend principalement le long d’un axe d’allongement longitudinal (A1) entre un premier bord relevé latéral (109a) et un deuxième bord relevé latéral (109b) constitutif d’un bord relevé (107) de la plaque (105a). L’axe d’allongement longitudinal (A1) est orthogonal à un plan latéral médian (P7) scindant la plaque (105a) en une première zone (Z1) comprenant le premier bord relevé latéral (109a) et une deuxième zone (Z2). La plaque (105a) comprend au moins un fond (106) pourvu d’au moins deux couples d’ouvertures (110a, 110b) configurées pour que les fluides entrent et sortent des canaux (111a, 111b). Le fond (106) est pourvu d’une nervure (113) s’étendant longitudinalement entre une première extrémité (114) en liaison avec le premier bord relevé latéral (109a) et une deuxième extrémité (115). Les deux couples d’ouvertures (110a, 110b) sont disposés à l’intérieur de la première zone (Z1).
Description
La présente invention se rapporte aux plaques constitutives d’un échangeur de chaleur. Elle a pour objet une telle plaque et un échangeur de chaleur comportant au moins une telle plaque.
Dans le domaine automobile, il est courant d’avoir à modifier une température d’un élément, tel qu’un moteur électrique, une batterie, un dispositif de stockage de calories et/ou de frigories ou analogue. A cet effet, le véhicule automobile est équipé d’une installation qui comprend un circuit de fluide réfrigérant à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant et un circuit de liquide caloporteur à l’intérieur duquel circule un liquide caloporteur. Le circuit de fluide réfrigérant comprend un compresseur pour comprimer le fluide réfrigérant, un échangeur thermique pour refroidir le fluide réfrigérant à pression constante, un organe de détente pour permettre une détente du fluide réfrigérant et un échangeur de chaleur qui est agencé pour permettre un transfert thermique entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.
L’échangeur de chaleur est un échangeur formé de plaques empilées et jointes ensemble pour former des tubes délimitant des canaux de circulation du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur. Globalement, chaque plaque s’étend dans un plan et est conformée en un quadrilatère. La plaque comprend au moins quatre ouvertures pour permettre une arrivée et une sortie du liquide caloporteur ou du fluide réfrigérant à l’intérieur des canaux de circulation situés de part et d’autre de la même plaque. Les quatre ouvertures sont réparties à un coin respectif de la plaque.
Chaque canal de circulation offre une section de passage au liquide caloporteur ou au fluide réfrigérant, la section de passage étant une surface perpendiculaire au plan dans lequel s’étend la plaque et sécante à un axe d’allongement longitudinal de la plaque.
L’échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur en « U » dont les chemins de circulation du fluide réfrigérant et du liquide caloporteur sont agencés en « U ». A cet effet, la plaque est pourvue d’une nervure qui délimite les branches du « U » et qui est interposée entre les branches du « U ».
Un premier problème général réside en une mauvaise répartition du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur du canal de circulation. Une telle mauvaise répartition amoindrit une efficacité du transfert thermique entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.
Un deuxième problème général réside en une trop grande vitesse de circulation du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur du canal de circulation, ce qui minimise aussi le transfert thermique entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.
Aussi, il est connu de ménager des protubérances à l’intérieur des canaux de circulation pour perturber un écoulement du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur de leur canal de circulation respectif. Les protubérances sont issues d’une déformation d’au moins une des plaques.
Un premier inconvénient de telles dispositions réside dans le fait que les chemins de circulation comportent au moins une restriction de passage, notamment située entre une extrémité de la nervure et l’une des ouvertures, à l’intérieur de laquelle la section de passage est subitement réduite. Il en résulte une perte de charge inutile qui diminue un écoulement du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur. Plus particulièrement, la section de passage prise entre l’une des ouvertures et l’extrémité de la nervure s’avère insuffisante pour permettre un écoulement laminaire du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur, un tel écoulement étant indispensable pour optimiser un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.
Un deuxième inconvénient de telles dispositions résident dans le fait que le fluide réfrigérant ou le liquide caloporteur tend à ne pas occuper un espace résiduel situé entre les deux ouvertures disposées à proximité de l’extrémité de la nervure, ce qui réduit la surface d’échange entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.
Un but de la présente invention est de proposer une plaque constitutive d’un échangeur de chaleur qui permet une optimisation d’une répartition du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur des canaux de circulation que délimite partiellement la plaque.
Un autre but de la présente invention est de proposer une plaque constitutive d’un échangeur de chaleur qui permet une homogénéisation d’une vitesse de circulation du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur des canaux de circulation, notamment en empêchant une diminution de la vitesse de circulation du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur en une zone particulière où la vitesse de circulation du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur des canaux de circulation est jugée insuffisante.
Un autre but de la présente invention est de proposer un agencement particulier de la plaque constitutive d’un échangeur de chaleur dont les chemins de circulation sont agencés en « U », notamment pour un échangeur de chaleur entre un fluide réfrigérant et un liquide caloporteur.
Un autre but de la présente invention est de proposer un échangeur de chaleur comprenant au moins une telle plaque, l’échangeur de chaleur étant un échangeur de chaleur entre un fluide réfrigérant et un liquide caloporteur, tel qu’un échangeur de chaleur interposé entre un circuit de fluide réfrigérant et un circuit de liquide caloporteur.
La plaque de la présente invention est une plaque constitutive d’un échangeur de chaleur et destinée à délimiter au moins un premier canal de circulation d’un premier fluide et un deuxième canal de circulation d’un deuxième fluide. La plaque s’étend principalement le long d’un axe d’allongement longitudinal entre un premier bord relevé latéral et un deuxième bord relevé latéral constitutif d’un bord relevé de la plaque. L’axe d’allongement longitudinal est orthogonal à un plan latéral médian scindant la plaque en une première zone comprenant le premier bord relevé latéral et une deuxième zone. La plaque comprend au moins un fond pourvu d’au moins deux couples d’ouvertures configurées pour que les fluides entrent et sortent des canaux. Le fond est pourvu d’une nervure s’étendant longitudinalement entre une première extrémité en liaison avec le premier bord relevé latéral et une deuxième extrémité.
Selon la présente invention, les deux couples d’ouvertures sont disposés à l’intérieur de la première zone.
La plaque comporte avantageusement l’une quelconque au moins des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
- la première zone est d’une première longueur mesurée entre le premier bord relevé latéral et le plan latéral médian parallèlement à axe d’allongement longitudinal,
- la deuxième zone est d’une deuxième longueur mesurée entre le deuxième bord relevé latéral et le plan latéral médian parallèlement à l’axe d’allongement longitudinal,
- la première longueur et la deuxième longueur sont égales,
- la deuxième zone comprend le deuxième bord latéral,
- un couple de premières ouvertures est configuré pour que le premier fluide entre et sorte du premier canal,
- un couple de deuxièmes ouvertures est configuré pour que le deuxième fluide entre et sorte du deuxième canal,
- le couple de premières ouvertures et le couple de deuxièmes ouvertures sont ménagés à l’intérieur de la première zone,
- la deuxième zone est exempte d’ouvertures,
- le premier fluide est un fluide réfrigérant,
- le deuxième fluide est un liquide caloporteur,
- la nervure est ménagée à égale distance, à+/- 5% près, des deux bords relevés longitudinaux de la plaque, la distance étant mesurée entre un centre de la nervure et l’un des bords longitudinaux de la plaque,
- la nervure est décalée d’une distance non-nulle par rapport au plan longitudinal médian de la plaque,
- le plan longitudinal médian est orthogonal à un plan de fond dans lequel s’inscrit le fond de la plaque et parallèle à l’axe d’allongement longitudinal de la plaque,
- les deux couples d’ouvertures sont alignés selon un axe d’alignement qui est parallèle au plan latéral médian,
- les centres respectifs des deux ouvertures de premier type et des deux ouvertures de deuxième type sont alignés selon l’axe d’alignement,
- un premier écart ménagé entre l’axe d’alignement et le premier bord relevé latéral est inférieur à 50% de la première longueur,
- le premier écart est inférieur à 30% de la première longueur,
- les ouvertures sont disposées à l’intérieur d’une troisième zone qui est exempte de protubérance,
- la troisième zone est longitudinalement bordée par le premier bord relevé latéral et une première ligne de séparation, la première ligne de séparation étant parallèle au premier bord relevé latéral et étant disposée à un deuxième écart, ménagé entre le premier bord relevé latéral et la ligne de séparation, qui est inférieur à 60% de la première longueur,
- le deuxième écart est inférieur à 40% de la première longueur,
- la plaque est une plaque de premier type dont la deuxième extrémité de la nervure est une extrémité libre exempte de contact avec le bord relevé,
- la deuxième extrémité longitudinale est située à une septième distance non-nulle du rebord relevé, la septième distance étant prise entre la deuxième extrémité longitudinale et le deuxième bord relevé latéral, mesurée le long de l’axe d’allongement longitudinal de la plaque de premier type,
- la nervure est agencée pour que le premier canal et/ou le deuxième canal présente un profil en U,
- le premier canal et/ou le deuxième canal est conformé en un U dont les branches sont parallèles à des bords relevés longitudinaux de la plaque et dont la base jouxte le deuxième bord relevé latéral qui est ménagé à l’opposé longitudinalement du premier bord relevé latéral,
- la plaque de premier type comporte une quatrième zone bordée par le deuxième bord relevé latéral et une deuxième ligne de séparation, la deuxième ligne de séparation étant parallèle au deuxième bord relevé latéral et étant disposée à un troisième écart, ménagé entre le deuxième bord relevé latéral et la deuxième ligne de séparation, qui est inférieur à 60% de la première longueur, une première densité de protubérances à l’intérieur de la quatrième zone étant inférieure à une deuxième densité de protubérances à l’intérieur d’une cinquième zone qui est interposée entre la quatrième zone et la troisième zone,
- le troisième écart est inférieur à 40% de la première longueur,
- la deuxième ligne de séparation comprend la deuxième extrémité de la nervure,
- la plaque est une plaque de deuxième type dont la deuxième extrémité longitudinale est en contact avec le rebord relevé,
- la deuxième extrémité longitudinale est en contact avec le deuxième bord relevé latéral,
- la plaque de deuxième type comporte une sixième zone qui est bordée par le deuxième bord relevé latéral et une troisième ligne de séparation, la troisième ligne de séparation étant parallèle au deuxième bord relevé latéral et étant disposée à un quatrième écart, ménagé entre le deuxième bord relevé latéral et la deuxième ligne de séparation, qui est inférieur à 60% de la première longueur, la sixième zone étant exempte de protubérance,
- le quatrième écart est inférieur à 40% de la première longueur,
- la plaque est réalisée en un matériau métallique, par exemple apte à être embouti pour former notamment la nervure et des protubérances par emboutissage de la plaque, le matériau métallique étant choisi parmi les matériaux métalliques thermiquement conducteur, aluminium ou alliage d’aluminium notamment,
La présente invention a aussi pour objet un échangeur de chaleur comprenant au moins une telle plaque.
L’échangeur de chaleur comprend avantageusement l’une quelconque au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- deux plaques sont imbriquées l’une dans l’autre et un espace, qui forme le premier canal de circulation du premier fluide ou le deuxième canal de circulation du deuxième fluide, est ménagé entre les deux plaques,
- au moins trois plaques sont imbriquées les unes dans les autres et délimitent deux à deux le premier canal et le deuxième canal, le premier canal étant configuré pour être emprunté par un liquide caloporteur tandis que le deuxième canal est configuré pour être emprunté par un fluide réfrigérant,
- l’échangeur de chaleur comprend un premier chemin de circulation participant d’un circuit de fluide réfrigérant à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant et un deuxième chemin de circulation à l’intérieur duquel circule un liquide caloporteur, le premier chemin de circulation et le deuxième chemin de circulation étant agencés pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur. A cet effet, le fond comprend une première face bordant le premier chemin de circulation et une deuxième face bordant le deuxième chemin de circulation,
- l’échangeur de chaleur comprend une pluralité de telles plaques de premier type et une première joue pourvue d’une admission du liquide caloporteur, d’une évacuation du liquide caloporteur, d’une admission du fluide réfrigérant et d’une évacuation du fluide réfrigérant,
- l’admission du deuxième fluide, l’évacuation du deuxième fluide, l’admission du premier fluide et l’évacuation du premier fluide sont alignés selon un deuxième axe d’alignement qui est parallèle au plan latéral médian,
- l’échangeur de chaleur comprend une telle plaque de deuxième type ,
- la joue est équipée de deux canaux externes,
- l’admission du deuxième fluide et l’évacuation du deuxième fluide sont disposées à l’intérieur de la première zone de la plaque et l’admission du premier fluide et l’évacuation du premier fluide sont disposés à l’intérieur de la deuxième zone de la plaque.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- est une vue schématique d’une installation comprenant au moins un échangeur de chaleur selon l’invention,
- est une vue schématique d’une première variante de réalisation de l’échangeur de chaleur participant de l’installation représentée sur la figure 1,
- est une vue schématique de face d’une plaque de premier type constitutive de l’échangeur de chaleur illustré sur la figure 2,
- , [Fig. 4b], [Fig. 4c] et [Fig. 4d] sont des illustrations schématiques respectives de quatre variantes de réalisation de la plaque de premier type représentée sur la figure 3,
- est une vue schématique de face d’une plaque de deuxième type constitutive de l’échangeur de chaleur illustré sur la figure 2,
- , [Fig. 6b], [Fig. 6c] et [Fig. 6d] sont des illustrations schématiques respectives de quatre variantes de réalisation de la plaque de deuxième type représentée sur la figure 5,
- est une vue schématique d’une deuxième variante de réalisation de l’échangeur de chaleur participant de l’installation représentée sur la figure 1,
- est une vue schématique d’une troisième variante de réalisation de l’échangeur de chaleur participant de l’installation représentée sur la figure 1,
- est une illustration schématique d’une joue constitutive de l’échangeur de chaleur représenté sur la figure 8.
Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
Sur la figure 1, un véhicule automobile est équipé d’un élément 1 qu’il convient de refroidir ou de réchauffer, par exemple pour optimiser son fonctionnement. Un tel élément 1 est notamment un moteur électrique ou thermique destiné à propulser au moins partiellement le véhicule automobile, une batterie prévue pour stocker une énergie électrique, un dispositif de stockage de calories et/ou de frigories ou analogue. A cet effet, le véhicule automobile est équipé d’une installation 2 qui comprend un circuit de fluide réfrigérant 3 à l’intérieur duquel circule un premier fluide 4, ci-après dénommé le fluide réfrigérant 4, dioxyde de carbone par exemple ou analogue, et un circuit de liquide caloporteur 5 à l’intérieur duquel circule un deuxième fluide 6, ci-après dénommé le liquide caloporteur 6, eau glycolée notamment ou analogue. L’installation 2 comprend au moins un échangeur de chaleur 11 selon la présente invention. L’installation 2 est décrite ci-après pour mieux comprendre la présente invention mais les caractéristiques de l’installation 2 décrite ne sont nullement restrictives pour l’échangeur de chaleur 11 de la présente invention. Autrement dit, l’installation 2 est susceptible de présenter des caractéristiques structurelles distinctes et/ou des modalités de fonctionnement différentes de celles décrites sans que l’échangeur de chaleur 11 déroge aux règles de la présente invention.
Le circuit de fluide réfrigérant 3 comprend un compresseur 7 pour comprimer le fluide réfrigérant 4, un échangeur fluide réfrigérant / air extérieur 8 pour refroidir le fluide réfrigérant 4 à pression constante, par exemple placé en face avant du véhicule automobile, un organe de détente 9 pour permettre une détente du fluide réfrigérant 4 et un échangeur de chaleur 11 qui est agencé pour permettre un transfert thermique entre le fluide réfrigérant 4 et le liquide caloporteur 6.
L’élément 1 est en relation avec un échangeur thermique 14, l’échangeur thermique 14 étant apte à modifier une température de l’élément 1, notamment par contact direct ménagé entre l’élément 1 et l’échangeur thermique 14, l’échangeur thermique 14 étant constitutif du circuit de liquide caloporteur 5.
Le circuit de liquide caloporteur 5 comprend une pompe 15 pour faire circuler le liquide caloporteur 6 à l’intérieur du circuit de liquide caloporteur 5. Le circuit de liquide caloporteur 5 comprend l’échangeur de chaleur 11 qui est également constitutif du circuit de fluide réfrigérant 3. L’échangeur de chaleur 11 comprend au moins un premier chemin de circulation 21 du fluide réfrigérant 4 et au moins un deuxième chemin de circulation 22 du liquide caloporteur 6, le premier chemin de circulation 21 et le deuxième chemin de circulation 22 étant agencés pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant 4 présent à l’intérieur du premier chemin de circulation 21 et le liquide caloporteur 6 présent à l’intérieur du deuxième chemin de circulation 22. De préférence, l’échangeur de chaleur 11 comporte plusieurs premiers chemins de circulation 21 et plusieurs deuxièmes chemins de circulation 22. Un premier chemin de circulation 21 est interposé entre deux deuxièmes chemins de circulation 22, et un deuxième chemin de circulation 22 est interposé entre deux premiers chemins de circulation 21. L’échangeur de chaleur 11 comporte ainsi une alternance de premiers chemins de circulation 21 et de deuxièmes chemins de circulation 22.
On note que sur la figure 1, les premiers chemins de circulation 21 et les deuxièmes chemins de circulation 22 sont illustrés à contre-courant. Selon une autre variante de réalisation, les chemins de circulation 21, 22 sont susceptibles d’être co-courants.
A l’intérieur du circuit de liquide caloporteur 5, le liquide caloporteur 6 circule depuis la pompe 15 vers l’échangeur de chaleur 11, puis circule à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11 en empruntant les deuxièmes chemins de circulation 22 pour échanger des calories avec le fluide réfrigérant 4 présent à l’intérieur des premiers chemins de circulation 21, puis circule à l’intérieur de l’échangeur thermique 14, puis retourne vers la pompe 15.
A l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant 3, le fluide réfrigérant 4 circule du compresseur 7 vers l’échangeur fluide réfrigérant / air extérieur 8, puis vers l’organe de détente 9. Le fluide réfrigérant 4 circule ensuite à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11 en empruntant les premiers chemins de circulation 21 à l’intérieur desquels le fluide réfrigérant 4 échange des calories avec le liquide caloporteur 6 présent à l’intérieur des deuxièmes chemins de circulation 22, puis retourne vers le compresseur 7.
On note à ce stade de la description que, si le fluide réfrigérant 4 et le liquide caloporteur 6 ne sont aucunement interchangeables dans ce qui vient d’être dit pour des raisons évidentes de fonctionnement de l’installation 2, dans la suite de la description, ce qui est dit pour le fluide réfrigérant est permutable avec ce qui est dit pour le liquide caloporteur, en ce qui concerne les admissions, les évacuations, les chemins de circulation, etc... Autrement dit, une arrivée de fluide réfrigérant à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11 est transposable en arrivée de liquide caloporteur.
Selon une première variante de réalisation de l’échangeur de chaleur 11 illustrée sur la figure 2, l’échangeur de chaleur 11 est globalement parallélépipédique et est bordé par une première joue 100a et une deuxième joue 100b. Les joues 100a, 100b sont des parois d’extrémité de l’échangeur de chaleur 11. La première joue 100a est pourvue d’une admission du liquide caloporteur 101 par l’intermédiaire de laquelle le liquide caloporteur 6 pénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11. La première joue 100a est aussi pourvue d’une évacuation du liquide caloporteur 102 par l’intermédiaire de laquelle le liquide caloporteur 6 est évacué hors de l’échangeur de chaleur 11. Les deuxièmes chemins de circulation 22 s’étendent entre l’admission du liquide caloporteur 101 et l’évacuation du liquide caloporteur 102. La première joue 100a comporte aussi une admission du fluide réfrigérant 103 par l’intermédiaire de laquelle le fluide réfrigérant 4 pénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11 et une évacuation du fluide réfrigérant 104 par l’intermédiaire de laquelle le fluide réfrigérant 4 est évacué hors de l’échangeur de chaleur 11. Les premiers chemins de circulation 21 s’étendent entre l’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104.
La première joue 100a et la deuxième joue 100b sont globalement rectangulaires. La première joue 100a comprend deux petits côtés 100c, 100g, dont un premier petit côté 100c et un deuxième petit côté 100g, et deux grands côtés 100d. Le premier petit côté 100c s’étend entre un premier coin 100e et un deuxième coin 100f de la première joue 100a. L’admission du liquide caloporteur 101 est rapportée à proximité du premier coin 100e et l’évacuation du liquide caloporteur 102 est rapportée à proximité du deuxième coin 100f. On comprend par proximité de l’admission du liquide caloporteur 101 et du premier coin 100e le fait qu’une première distance D1, prise entre le premier coin 100e et un centre de l’admission du liquide caloporteur 101, est inférieure à un tiers d’une largeur L de la première joue 100a, la largeur L correspondant à la longueur du premier petit côté 100c mesurée entre les deux coins 100c, 100d du premier petit côté 100c. De même, on comprend par proximité de l’évacuation du liquide caloporteur 102 et du deuxième coin 100f le fait qu’une deuxième distance D2, prise entre le deuxième coin 100f et un centre de l’évacuation du liquide caloporteur 102, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. Préférentiellement, la première distance D1 et la deuxième distance D2 sont égales.
L’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104 sont disposées à proximité du deuxième petit côté 100g. On comprend par proximité de l’admission du fluide réfrigérant 103 et du deuxième petit côté 100g le fait qu’une troisième distance D3, prise orthogonalement entre le deuxième petit côté 100g et un centre de l’admission du fluide réfrigérant 103, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. De même, on comprend par proximité de l’évacuation du fluide réfrigérant 104 et du deuxième petit côté 100g le fait qu’une quatrième distance D4, prise orthogonalement entre le deuxième petit côté 100g et un centre de l’évacuation du fluide réfrigérant 104, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. Préférentiellement, la troisième distance D3 et la quatrième distance D4 sont égales.
L’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104 sont disposées à proximité et de part et d’autre d’un plan longitudinal médian P6. Le plan longitudinal médian P6 s’étend parallèlement aux grands côtés 100d de la première joue 100a en scindant la première joue 100a en deux portions égales. On comprend par proximité de l’admission du fluide réfrigérant 103 et du plan longitudinal médian P6 le fait qu’une cinquième distance D5, prise orthogonalement entre le plan longitudinal médian P6 et le centre de l’admission du fluide réfrigérant 103, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. De même, on comprend par proximité de l’évacuation du fluide réfrigérant 104 et du plan longitudinal médian P6 le fait qu’une sixième distance D6, prise orthogonalement entre le plan longitudinal médian P6 et le centre de l’évacuation du fluide réfrigérant 104, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. Préférentiellement, la cinquième distance D5 et la sixième distance D6 sont égales.
On remarque à ce stade de la description que l’admission du liquide caloporteur 101 et l’évacuation du liquide caloporteur 102 d’une part et l’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104 d’autre part sont situées de part et d’autre d’un plan latéral médian P7 qui scinde en deux portions égales l’échangeur de chaleur 11, le plan latéral médian P7 étant parallèle aux petits côtés 100c, 100g de la première joue 100a.
L’échangeur de chaleur 11 est un échangeur à plaques qui comprend une pluralité de plaques 105a, 105b, dont une plaque de premier type 105a, qui est immédiatement successive à la première joue 100a et une pluralité de plaques de deuxième type 105b. On comprend que la plaque de premier type 105a jouxte la première joue 100a et vient en appui contre la première joue 100a. Autrement dit, la plaque de premier type 105a est interposée entre la première joue 100a et une plaque de deuxième type 105b, l’échangeur de chaleur 11 comprenant ensuite dans l’empilement uniquement des plaques de deuxième type 105b jusqu’à la deuxième joue 100b. Deux plaques 105a, 105b sont imbriquées l’une dans l’autre pour délimiter conjointement un tube 123 qui canalise une circulation du fluide réfrigérant 4 ou bien du liquide caloporteur 6. Trois plaques 105a, 105b sont imbriquées l’une dans l’autre pour délimiter conjointement deux tubes 123, dont un tube 123 qui canalise une circulation du fluide réfrigérant 4 et un tube 123 qui canalise une circulation du liquide caloporteur 6.
Autrement dit, les deux plaques 105a, 105b formant le tube 123 délimitent conjointement un canal 111a, 111b dont un premier canal 111a dédié à la circulation du fluide réfrigérant 4 et un deuxième canal 111b dédié à la circulation du liquide caloporteur 6. Plus particulièrement, une face d’une plaque 105a, 105b borde le premier canal 111a de circulation du fluide caloporteur 4 et l’autre face de la même plaque 105a, 105b borde le deuxième canal 111b de circulation du liquide caloporteur 6. Ainsi, les plaques 105a, 105b sont agencées entre elles de manière à configurer en alternance les canaux 111a de circulation du fluide réfrigérant 4 et les canaux 111b de circulation du liquide caloporteur 6.
Sur les figures 3 et 5 qui illustrent respectivement une plaque de premier type 105a et une plaque de deuxième type 105b, chaque plaque 105a, 105b s’étend principalement selon un axe d’allongement longitudinal A1. La plaque 105a, 105b comprend un fond 106 et au moins un rebord relevé 107 qui entoure le fond 106. Le fond 106 s’étend à l’intérieur d’un plan de fond P5. Le rebord relevé 107 est ménagé à la périphérie du fond 106 et le rebord relevé 107 entoure le fond 106. Le rebord relevé 107 est sécant avec le plan de fond P5. On comprend que la plaque 105a, 105b est agencée en une baignoire globalement rectangulaire, le fond de la baignoire étant constitué du fond 106 et les bords de la baignoire étant constitués du rebord relevé 107.
De telles plaques 105a, 105b sont destinées à être empilées de manière à ce que les fonds 106 des plaques 105a, 105b soient disposés parallèlement les uns aux autres en une superposition distante et étagée des fonds 106. Les rebords relevés 107 de deux plaques 105a, 105b encastrées l’une dans l’autre sont en contact et sont destinés à être brasés l’un avec l’autre pour assurer une étanchéité du canal 111 ainsi ménagé entre deux plaques 105a, 105b adjacentes.
Plus particulièrement, le rebord relevé 107 comprend deux bords relevés longitudinaux 108a, 108b, dont un premier bord relevé longitudinal 108a et un deuxième bord relevé longitudinal 108b, qui sont ménagés en vis-à-vis l’un de l’autre. Le rebord relevé 107 comprend également deux bords relevés latéraux 109a, 109b, dont un premier bord relevé latéral 109a et un deuxième bord relevé latéral 109b, qui sont ménagés en vis-à-vis l’un de l’autre.
Le premier bord relevé latéral 109a s’étend dans un premier plan P1 qui coupe le plan de fond P5 et qui est sécant avec l’axe d’allongement longitudinal A1. A l’opposé longitudinalement du premier bord relevé latéral 109a, est disposé le deuxième bord relevé latéral 109b qui s’étend dans un deuxième plan P2, le deuxième plan P2 coupant le plan de fond P5 et étant sécant avec l’axe d’allongement longitudinal A1.
Le premier bord relevé longitudinal 108a s’étend dans un troisième plan P3 qui coupe le plan de fond P5 et qui est sécant avec un axe d’allongement latéral A2 de la plaque 105a, 105b, l’axe d’allongement latéral A2 étant orthogonal à l’axe d’allongement longitudinal A1 et parallèle au plan de fond P5. Le deuxième bord relevé longitudinal 108b s’étend dans un quatrième plan P4 qui coupe le plan de fond P5 et qui est sécant avec l’axe d’allongement latéral A2 de la plaque 105a, 105b.
A titre d’exemple de réalisation, le premier plan P1 forme avec le plan de fond P5 un premier angle α qui est compris entre 91° et 140°, préférentiellement compris entre 91° et 95°. Le deuxième plan P2 forme avec le plan de fond P5 un deuxième angle β qui est compris entre 91° et 140°, préférentiellement compris entre 91° et 95°. Le troisième plan P3 forme avec le plan de fond P5 un troisième angle γ qui est compris entre 91° et 140°, préférentiellement compris entre 91° et 95°. Le quatrième plan P4 forme avec le plan de fond P5 un quatrième angle δ qui est compris entre 91° et 140°, préférentiellement compris entre 91° et 95°. Selon une variante de réalisation, le premier angle α, le deuxième angle β, le troisième angle γ et le quatrième angle δ sont égaux, aux tolérances de fabrication près.
La plaque 105a, 105b, indifféremment de premier type ou de deuxième type, comprend quatre ouvertures 110a, 110b, dont deux ouvertures de premier type 110a et deux ouvertures de deuxième type 110b, qui sont ovoïdes ou circulaires ou d’une autre conformation. Les deux ouvertures de premier type 110a sont configurées pour communiquer avec un des premiers chemins de circulation 21 ménagé d’un côté du fond 106 et les ouvertures de deuxième type 110b sont configurées pour communiquer avec un des deuxièmes chemins de circulation 22 ménagé d’un autre côté du fond 106.
Les ouvertures de premier type 110a sont chacune entourées par un collet 120, de sorte que ces ouvertures de premier type 110a cernées par ce collet 120 s’étendent dans un plan décalé par rapport au plan de fond P5 dans lequel s’inscrit le fond 106. Les ouvertures de deuxième type 110b, exemptes de collet, s’étendent dans le plan de fond P5.
Le fond 106 est pourvu d’une pluralité de protubérances 112 pour perturber un écoulement du fluide réfrigérant 4 ou du liquide caloporteur 6 dans le premier canal 111a. Ces protubérances 112 forment des obstacles à l’encontre d’un écoulement laminaire du fluide réfrigérant 4 ou du liquide caloporteur 6 dans le premier canal 111a. De préférence, les protubérances 112 présentent en coupe dans un plan latéral parallèle au plan latéral médian P7 et/ou dans un plan parallèle au plan longitudinal médian P6 un profil tronconique.
Le fond 106 comprend une nervure 113 qui est agencée pour que le premier canal 111a présente un profil en U. La nervure 113 est parallèle à une première direction D d’élongation des bords relevés longitudinaux 108a, 108b, la première direction D d’élongation des bords relevés longitudinaux 108a, 108b étant préférentiellement parallèle à l’axe d’allongement longitudinal A1 de la plaque 105a, 105b.
Sur la figure 3, qui illustre une plaque de premier type 105a, la nervure 113 s’étend entre une première extrémité longitudinale 114 et une deuxième extrémité longitudinale 115, la première extrémité longitudinale 114 étant en contact avec le premier bord relevé latéral 109a que comprend le rebord relevé 107. La deuxième extrémité longitudinale 115 est située à une septième distance D7 non-nulle du rebord relevé 107, la septième distance D7 étant prise entre la deuxième extrémité longitudinale 115 et le deuxième bord relevé latéral 109b, mesurée le long de l’axe d’allongement longitudinal A1 de la plaque de premier type 105a. La première extrémité longitudinale 114 de la nervure 113 et la deuxième extrémité longitudinale 115 de la nervure 113 sont alignées selon la première direction D parallèle à l’axe d’allongement longitudinal A1 de la plaque de premier type 105a. Autrement dit, la deuxième extrémité longitudinale 115 de la nervure 113 est une extrémité libre exempte de contact avec le bord relevé 107.
Ces dispositions sont telles que le premier canal 111a est conformé en un U dont les branches du U sont parallèles aux bords relevés longitudinaux 108a, 108b de la plaque de premier type 105a et sont séparées par la nervure 113, et dont la base du U jouxte le deuxième bord latéral 109b qui est ménagé à l’opposé longitudinalement du premier bord latéral 109a. La nervure 113 est ménagée à une égale huitième distance D8 des deux bords longitudinaux 108a, 108b de la plaque 105a, 105b, la huitième distance D8 étant mesurée entre la nervure 113, prise en son centre, et l’un des bords relevés longitudinaux 108a, 108b, perpendiculairement à l’axe d’allongement longitudinal A1 de la plaque de premier type 105a.
Selon une variante de réalisation, la nervure 113 est décalée d’une distance non-nulle par rapport au plan longitudinal médian P6 de la plaque de premier type 105a, le plan longitudinal médian P6 étant orthogonal au fond 106 et parallèle à l’axe d’allongement longitudinal A1 de la plaque de premier type 105a, la distance étant mesurée entre la nervure 113, prise en son centre, et le plan longitudinal médian P6 perpendiculairement à ce dernier.
Le plan latéral médian P7 scinde la plaque de premier type 105a en une première zone Z1 comprenant le premier bord relevé latéral 109a et une deuxième zone Z2 comprenant le deuxième bord relevé latéral 109b. Selon, la présente invention, la première zone Z1 comprend avantageusement les quatre ouvertures 110a, 110b, c’est-à-dire les deux ouvertures de premier type 110a et les deux ouvertures de deuxième type 110b.
La première zone Z1 est d’une première longueur L1 qui est égale à une deuxième longueur L2 de la deuxième zone Z2, la première longueur L1 étant mesurée entre le premier bord relevé latéral 109a et le plan latéral médian P7, la deuxième longueur L2 étant mesurée entre le deuxième bord relevé latéral 109b, parallèlement à axe d’allongement longitudinal A1.
Les deux ouvertures de premier type 110a et les deux ouvertures de deuxième type 110b sont alignés selon un premier axe d’alignement A3 qui est préférentiellement parallèle au plan latéral médian P7. On comprend que les centres respectifs des deux ouvertures de premier type 110a et des deux ouvertures de deuxième type 110b sont alignés selon le premier axe d’alignement A3.
Le premier axe d’alignement A3 est situé à un premier écart E1 ménagé entre le premier axe d’alignement A3 et le premier bord relevé latéral 109a qui est inférieur à 50% de la première longueur L1, préférentiellement inférieur à 30%.
Les ouvertures 110a, 110b sont disposées à l’intérieur d’une troisième zone Z3 qui est exempte de protubérance. Longitudinalement, la troisième zone Z3 est bordée par le premier bord relevé latéral 109a et une première ligne de séparation X1 qui est parallèle au premier bord relevé latéral 109a et qui est disposée à un deuxième écart E2, ménagé entre le premier bord relevé latéral 109a et la première ligne de séparation X1, qui est inférieur à 60% de la première longueur L1, préférentiellement inférieur à 40%.
La plaque de premier type 105a comporte une quatrième zone Z4 qui est bordée par le deuxième bord relevé latéral 109b et une deuxième ligne de séparation X2. La deuxième ligne de séparation X2 est parallèle au deuxième bord relevé latéral 109b et est disposée à un troisième écart E3, ménagé entre le deuxième bord relevé latéral 109b et la deuxième ligne de séparation X2, qui est inférieur à 60% de la première longueur L1, préférentiellement inférieur à 40%. Préférentiellement, la deuxième ligne de séparation X2 comprend la deuxième extrémité 115 de la nervure 113.
A l’intérieur de la quatrième zone Z4, une première densité de protubérances 112 est inférieure à une deuxième densité de protubérances 112 d’une cinquième zone Z5 qui est interposée entre la quatrième zone Z4 et la troisième zone Z3. On comprendra que la variation de densité de protubérances 112 d’une zone à l’autre est obtenue soit par accroissement ou diminution du nombre de protubérances par unité de surface à l’intérieur d’une des zones, soit par modification du volume d’au moins une protubérance à l’intérieur d’une des zones. A titre d’exemple, la première densité de protubérances 112 de la quatrième zone Z4 est 50% moindre que la deuxième densité de protubérances 112 de la cinquième zone Z5.
Les figures 4a, 4b, 4c et 4d illustrent des variantes respectives de la plaque de premier type 105a représentée sur la figure 3, pour montrer les différentes répartitions possibles des ouvertures 110a, 110b le long du premier axe d’alignement A3.
Sur la figure 4a, les ouvertures de premier type 110a, pourvues du collet 120, sont interposées entre les ouvertures de deuxième type 110b, exemptes de collet.
Sur la figure 4b, les ouvertures de deuxième type 110b, exemptes de collet, sont interposées entre les ouvertures de premier type 110a, pourvues du collet 120.
Sur les figure 4c et 4d, les ouvertures de premier type 110a et les ouvertures de deuxième type 110b sont alignées en succession alternée de l’un des types à l’autre des types.
Sur la figure 5, qui illustre une plaque de deuxième type 105b, la nervure 213 s’étend entre une première extrémité longitudinale 214 et une deuxième extrémité longitudinale 215, la première extrémité longitudinale 214 étant en contact avec le premier bord relevé latéral 109a que comprend le rebord relevé 107. La deuxième extrémité longitudinale 215 est en contact avec le rebord relevé 107, et plus particulièrement avec le deuxième bord relevé latéral 109b. Autrement dit, la nervure 213 s’étend longitudinalement entre les deux bords latéraux 109a, 109b. La première extrémité longitudinale 214 de la nervure 213 et la deuxième extrémité longitudinale 215 de la nervure 213 sont alignées selon la première direction D parallèle à l’axe d’allongement longitudinal A1 de la plaque de deuxième type 105b.
Ces dispositions sont telles que le premier canal 211a délimité par la plaque de deuxième type 105b et la première joue 100a est conformé en un double I. Autrement dit, ce premier canal 211a de l’échangeur de chaleur 11, et uniquement celui-ci, comprend deux branches 211c, 211d parallèles et étanches U. Les branches 211c, 211d sont parallèles aux bords relevés longitudinaux 108a, 108b de la plaque de deuxième type 205a et sont séparées longitudinalement par la nervure 213.
Selon une variante de réalisation, la nervure 213 est décalée d’une distance non-nulle par rapport au plan longitudinal médian P6 de la plaque de deuxième type 105b, le plan longitudinal médian P6 étant orthogonal au fond 106 et parallèle à l’axe d’allongement longitudinal A1 de la plaque de deuxième type 105b, la distance étant mesurée entre la nervure 113, prise en son centre, et le plan longitudinal médian P6 perpendiculairement à ce dernier.
Le plan latéral médian P7 scinde la plaque de deuxième type 105b en une première zone Z1 comprenant le premier bord relevé latéral 109a et une deuxième zone Z2 comprenant le deuxième bord relevé latéral 109b. Selon, la présente invention, la première zone Z1 comprend avantageusement les quatre ouvertures 110a, 110b, c’est-à-dire les deux ouvertures de premier type 110a et les deux ouvertures de deuxième type 110b.
La première zone Z1 est d’une première longueur L1 qui est égale à une deuxième longueur L2 de la deuxième zone Z2, la première longueur L1 étant mesurée entre le premier bord relevé latéral 109a et le plan latéral médian P7, la deuxième longueur L2 étant mesurée entre le deuxième bord relevé latéral 109b, parallèlement à axe d’allongement longitudinal A1.
Les deux ouvertures de premier type 110a et les deux ouvertures de deuxième type 110b sont alignés selon un premier axe d’alignement A3 qui est préférentiellement parallèle au plan latéral médian P7. On comprend que les centres respectifs des deux ouvertures de premier type 110a et des deux ouvertures de deuxième type 110b sont alignés selon le premier axe d’alignement A3.
Le premier axe d’alignement A3 est situé à un premier écart E1 ménagé entre le premier axe d’alignement A3 et le premier bord relevé latéral 109a qui est inférieur à 50% de la première longueur L1, préférentiellement inférieur à 30%.
Les ouvertures 110a, 110b sont disposées à l’intérieur d’une troisième zone Z3 qui est exempte de protubérance. Longitudinalement, la troisième zone Z3 est bordée par le premier bord relevé latéral 109a et une première ligne de séparation X1 qui est parallèle au premier bord relevé latéral 109a et qui est disposée à un deuxième écart E2, ménagé entre le premier bord relevé latéral 109a et la première ligne de séparation X1, qui est inférieur à 60% de la première longueur L1, préférentiellement inférieur à 40%.
La plaque de deuxième type 105b comporte une sixième zone Z6 qui est bordée par le deuxième bord relevé latéral 109b et une troisième ligne de séparation X3. La troisième ligne de séparation X3 est parallèle au deuxième bord relevé latéral 109b et est disposée à un quatrième écart E4, ménagé entre le deuxième bord relevé latéral 109b et la deuxième ligne de séparation X2, qui est inférieur à 60% de la première longueur L1, préférentiellement inférieur à 40%. Préférentiellement, la deuxième ligne de séparation X2 comprend la deuxième extrémité 115 de la nervure 113. A l’intérieur de la sixième zone Z6, le fond 106 de la plaque de deuxième type 105b est exempt de protubérance.
Les figures 6a, 6b, 6c et 6d illustrent des variantes respectives de la plaque de deuxième type 105b représentée sur la figure 5, pour montrer les différentes répartitions possibles des ouvertures 110a, 110b le long de l’axe d’alignement A3.
Sur la figure 6a, les ouvertures de premier type 110a, pourvues du collet 120, sont interposées entre les ouvertures de deuxième type 110b, exemptes de collet.
Sur la figure 6b, les ouvertures de deuxième type 110b, exemptes de collet, sont interposées entre les ouvertures de premier type 110a, pourvues du collet 120.
Sur les figure 6c et 6d, les ouvertures de premier type 110a et les ouvertures de deuxième type 110b sont alignées en succession alternée de l’un des types à l’autre des types.
Selon une deuxième variante de réalisation de l’échangeur de chaleur 11 illustrée sur la figure 7, l’échangeur de chaleur 11 est globalement parallélépipédique et est bordé par une première joue 100a et une deuxième joue 100b. Les joues 100a, 100b sont des parois d’extrémité de l’échangeur de chaleur 11. La première joue 100a est pourvue d’une admission du liquide caloporteur 101 par l’intermédiaire de laquelle le liquide caloporteur 6 pénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11. La première joue 100a est aussi pourvue d’une évacuation du liquide caloporteur 102 par l’intermédiaire de laquelle le liquide caloporteur 6 est évacué hors de l’échangeur de chaleur 11. Les deuxièmes chemins de circulation 22 s’étendent entre l’admission du liquide caloporteur 101 et l’évacuation du liquide caloporteur 102. La première joue 100a comporte aussi une admission du fluide réfrigérant 103 par l’intermédiaire de laquelle le fluide réfrigérant 4 pénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11 et une évacuation du fluide réfrigérant 104 par l’intermédiaire de laquelle le fluide réfrigérant 4 est évacué hors de l’échangeur de chaleur 11. Les premiers chemins de circulation 21 s’étendent entre l’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104.
La première joue 100a et la deuxième joue 100b sont globalement rectangulaires. La première joue 100a comprend deux petits côtés 100c, 100g, dont un premier petit côté 100c et un deuxième petit côté 100g, et deux grands côtés 100d. Le premier petit côté 100c s’étend entre un premier coin 100e et un deuxième coin 100f de la première joue 100a. L’admission du liquide caloporteur 101 est rapportée à proximité du premier coin 100e et l’évacuation du liquide caloporteur 102 est rapportée à proximité du deuxième coin 100f. On comprend par proximité de l’admission du liquide caloporteur 101 et du premier coin 100e le fait qu’une première distance D1, prise entre le premier coin 100e et un centre de l’admission du liquide caloporteur 101, est inférieure à un tiers d’une largeur L de la première joue 100a, la largeur L correspondant à la longueur du premier petit côté 100c mesurée entre les deux coins 100c, 100d du premier petit côté 100c. De même, on comprend par proximité de l’évacuation du liquide caloporteur 102 et du deuxième coin 100f le fait qu’une deuxième distance D2, prise entre le deuxième coin 100f et un centre de l’évacuation du liquide caloporteur 102, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. Préférentiellement, la première distance D1 et la deuxième distance D2 sont égales.
L’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104 sont disposées à proximité du deuxième petit côté 100g. On comprend par proximité de l’admission du fluide réfrigérant 103 et du deuxième petit côté 100g le fait qu’une troisième distance D3, prise orthogonalement entre le deuxième petit côté 100g et un centre de l’admission du fluide réfrigérant 103, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. De même, on comprend par proximité de l’évacuation du fluide réfrigérant 104 et du deuxième petit côté 100g le fait qu’une quatrième distance D4, prise orthogonalement entre le deuxième petit côté 100g et un centre de l’évacuation du fluide réfrigérant 104, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. Préférentiellement, la troisième distance D3 et la quatrième distance D4 sont égales.
L’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104 sont disposées à proximité et de part et d’autre d’un plan longitudinal médian P6. Le plan longitudinal médian P6 s’étend parallèlement aux grands côtés 100d de la première joue 100a en scindant la première joue 100a en deux portions égales. On comprend par proximité de l’admission du fluide réfrigérant 103 et du plan longitudinal médian P6 le fait qu’une cinquième distance D5, prise orthogonalement entre le plan longitudinal médian P6 et le centre de l’admission du fluide réfrigérant 103, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. De même, on comprend par proximité de l’évacuation du fluide réfrigérant 104 et du plan longitudinal médian P6 le fait qu’une sixième distance D6, prise orthogonalement entre le plan longitudinal médian P6 et le centre de l’évacuation du fluide réfrigérant 104, est inférieure à un tiers de ladite largeur L. Préférentiellement, la cinquième distance D5 et la sixième distance D6 sont égales.
On remarque à ce stade de la description que l’admission du liquide caloporteur 101 et l’évacuation du liquide caloporteur 102 d’une part et l’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104 d’autre part sont situées de part et d’autre d’un plan latéral médian P7 qui scinde en deux portions égales l’échangeur de chaleur 11, le plan latéral médian P7 étant parallèle aux petits côtés 100c, 100g de la première joue 100a.
On remarque aussi que la première joue 100a est pourvue de deux canaux externes 100h, 100i, dont un premier canal externe 100h qui s’étend entre l’admission du liquide caloporteur 101 et une première ouverture d’arrivée 100j du liquide caloporteur 6 à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11 et dont un deuxième canal externe 100i qui s’étend entre une première ouverture de sortie 100k du liquide caloporteur 6 hors de l’échangeur de chaleur 11 et l’évacuation du liquide caloporteur 102. De préférence, le premier canal externe 100h et le deuxième canal externe 100i sont brasés sur la première joue 100a. En comparaison avec la première variante de réalisation de l’échangeur de chaleur décrite précédemment, les canaux externes 100h, 100i offrent de manière externe la même fonction que les branches 211c, 211d de l’échangeur de chaleur 11 selon la première variante de réalisation.
L’échangeur de chaleur 11 est un échangeur à plaques qui comprend une pluralité de premières plaques 105a, telles que celles décrites ci-avant. Autrement dit, selon la deuxième variante de réalisation de l’échangeur de chaleur 11, l’échangeur de chaleur 11 ne comprend aucune plaque de deuxième type. On peut donc se reporter aux descriptions des figures 3, 4a, 4b, 4c, 4d qui décrivent également les plaques 105a de l’échangeur de chaleur 11 selon la première et la deuxième variante de réalisation.
Selon une troisième variante de réalisation de l’échangeur de chaleur 11 illustrée sur les figures 8 et 9, l’échangeur de chaleur 11 est globalement parallélépipédique et est bordé par une première joue 100a et une deuxième joue 100b. Les joues 100a, 100b sont des parois d’extrémité de l’échangeur de chaleur 11. La première joue 100a est pourvue d’une admission du liquide caloporteur 101 par l’intermédiaire de laquelle le liquide caloporteur 6 pénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11. La première joue 100a est aussi pourvue d’une évacuation du liquide caloporteur 102 par l’intermédiaire de laquelle le liquide caloporteur 6 est évacué hors de l’échangeur de chaleur 11. Les deuxièmes chemins de circulation 22 s’étendent entre l’admission du liquide caloporteur 101 et l’évacuation du liquide caloporteur 102. La première joue 100a comporte aussi une admission du fluide réfrigérant 103 par l’intermédiaire de laquelle le fluide réfrigérant 4 pénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 11 et une évacuation du fluide réfrigérant 104 par l’intermédiaire de laquelle le fluide réfrigérant 4 est évacué hors de l’échangeur de chaleur 11. Les premiers chemins de circulation 21 s’étendent entre l’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104.
La première joue 100a et la deuxième joue 100b sont globalement rectangulaires. La première joue 100a comprend deux petits côtés 100c, 100g, dont un premier petit côté 100c et un deuxième petit côté 100g, et deux grands côtés 100d.
L’admission du liquide caloporteur 101, l’évacuation du liquide caloporteur 102, l’admission du fluide réfrigérant 103 et l’évacuation du fluide réfrigérant 104 sont alignés selon un deuxième axe d’alignement A4 qui est préférentiellement parallèle au plan latéral médian P7. On comprend que les centres respectifs de l’admission du liquide caloporteur 101, de l’évacuation du liquide caloporteur 102, de l’admission du fluide réfrigérant 103 et de l’évacuation du fluide réfrigérant 104 sont alignés selon le deuxième axe d’alignement A4.
Sur la figure 9, le deuxième axe d’alignement A4 est situé à un cinquième écart E5 ménagé entre le deuxième axe d’alignement A4 et le premier deuxième petit côté 100g qui est inférieur à 50% de la première longueur L1, préférentiellement inférieur à 30%.
On note que, sur l’exemple illustré, la première ouverture d’arrivée 100j du liquide caloporteur 6 et la première ouverture de sortie 100k sont exemptes de collet tandis qu’une deuxième ouverture d’arrivée 100l du fluide réfrigérant 4 et une deuxième ouverture de sortie 100m du fluide réfrigérant 4 sont pourvues d’un collet 120. La deuxième ouverture d’arrivée 100l du fluide réfrigérant 4 est en relation fluidique avec l’admission du fluide réfrigérant 103 et la deuxième ouverture de sortie 100m est en relation fluidique avec l’évacuation du fluide réfrigérant 104.
L’échangeur de chaleur 11 est un échangeur à plaques qui comprend une pluralité de premières plaques 105a, telles que celles décrites ci-avant. Autrement dit, selon la troisième variante de réalisation de l’échangeur de chaleur 11, l’échangeur de chaleur 11 ne comprend aucune plaque de deuxième type. On peut donc se reporter aux descriptions des figures 3, 4a, 4b, 4c, 4d qui décrivent également les plaques 105a de l’échangeur de chaleur 11 selon la première et la troisième variante de réalisation.
Selon l’ensemble des variantes susvisées la plaque 105a, 105b est réalisée en un matériau métallique, apte à être embouti pour former notamment les protubérances 112 et la nervure 113 par emboutissage de la plaque 105a, 105b, le matériau métallique étant choisi parmi les matériaux métalliques thermiquement conducteurs, aluminium ou alliage d’aluminium notamment.
Telle qu'elle vient d'être décrite, l’invention atteint bien les buts qu'elle s'était fixés, en permettant d’homogénéiser les échanges de chaleur sur les chemins de circulation du fluide réfrigérant et du liquide caloporteur, en supprimant notamment les restrictions de passage du fluide réfrigérant et du liquide caloporteur des plaques de l’art antérieur.
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations. Notamment, si l'invention a été décrite ici dans son application à un échangeur de chaleur fluide réfrigérant / liquide caloporteur, il va de soi qu'elle s'applique à toute forme et/ou dimension de la plaque ou à tout type de fluide circulant le long de la plaque selon l’invention.
Claims (15)
- Plaque (105a, 105b) constitutive d’un échangeur de chaleur (11) et destinée à délimiter au moins un premier canal (111a) de circulation d’un premier fluide (4) et un deuxième canal (111b) de circulation d’un deuxième fluide (6), la plaque (105a, 105b) s’étendant principalement le long d’un axe d’allongement longitudinal (A1) entre un premier bord relevé latéral (109a) et un deuxième bord relevé latéral (109b) constitutif d’un bord relevé (107) de la plaque (105a, 105b), l’axe d’allongement longitudinal (A1) étant orthogonal à un plan latéral médian (P7) scindant la plaque (105a, 105b) en une première zone (Z1) comprenant le premier bord relevé latéral (109a) et une deuxième zone (Z2), la plaque (105a, 105b) comprenant au moins un fond (106) pourvu d’au moins deux couples d’ouvertures (110a, 110b) configurées pour que les fluides entrent et sortent des canaux (111a, 111b), le fond (106) étant pourvu d’une nervure (113) s’étendant longitudinalement entre une première extrémité (114, 214) en liaison avec le premier bord relevé latéral (109a) et une deuxième extrémité (115, 215), la première zone (Z1) étant d’une première longueur (L1) mesurée entre le premier bord relevé latéral (109a) et le plan latéral médian (P7) parallèlement à l’axe d’allongement longitudinal (A1), caractérisée en ce que les deux couples d’ouvertures (110a, 110b) sont disposés à l’intérieur de la première zone (Z1).
- Plaque (105a, 105b) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux couples d’ouvertures (110a, 110b) sont alignés selon un axe d’alignement (A3) qui est parallèle au plan latéral médian (P7).
- Plaque (105a, 105b) selon la revendication 2, caractérisée en ce qu’un premier écart (E1) ménagé entre l’axe d’alignement (A3) et le premier bord relevé latéral (109a) est inférieur à 50% de la première longueur (L1).
- Plaque (105a, 105b) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ouvertures (110a, 110b) sont disposées à l’intérieur d’une troisième zone (Z3) qui est exempte de protubérance.
- Plaque (105a, 105b) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la troisième zone (Z3) est longitudinalement bordée par le premier bord relevé latéral (109a) et une première ligne de séparation (X1), la première ligne de séparation (X1) étant parallèle au premier bord relevé latéral (109a) et étant disposée à un deuxième écart (E2), ménagé entre le premier bord relevé latéral (109a) et la ligne de séparation (X1), qui est inférieur à 60% de la première longueur (L1).
- Plaque (105a, 105b) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la plaque est une plaque de premier type (105a) dont la deuxième extrémité (115) de la nervure (113) est une extrémité libre exempte de contact avec le bord relevé (107).
- Plaque (105a, 105b) selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que la plaque de premier type (105a) comporte une quatrième zone (Z4) bordée par le deuxième bord relevé latéral (109b) et une deuxième ligne de séparation (X2), la deuxième ligne de séparation (X2) étant parallèle au deuxième bord relevé latéral (109b) et étant disposée à un troisième écart (E3), ménagé entre le deuxième bord relevé latéral (109b) et la deuxième ligne de séparation (X2), qui est inférieur à 60% de la première longueur (L1), une première densité de protubérances (112) à l’intérieur de la quatrième zone (Z4) étant inférieure à une deuxième densité de protubérances (112) à l’intérieur d’une cinquième zone (Z5) qui est interposée entre la quatrième zone (Z4) et la troisième zone (Z3).
- Plaque (105a, 105b) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la plaque est une plaque de deuxième type (105b) dont la deuxième extrémité longitudinale (215) est en contact avec le rebord relevé (107).
- Plaque (105a, 105b) selon la revendication 8, caractérisée en ce que la plaque de deuxième type (105b) comporte une sixième zone (Z6) qui est bordée par le deuxième bord relevé latéral (109b) et une troisième ligne de séparation (X3), la troisième ligne de séparation (X3) étant parallèle au deuxième bord relevé latéral (109b) et étant disposée à un quatrième écart (E4), ménagé entre le deuxième bord relevé latéral (109b) et la deuxième ligne de séparation (X2), qui est inférieur à 60% de la première longueur (L1), la sixième zone (Z6) étant exempte de protubérance.
- Echangeur de chaleur (11) comprenant au moins une plaque (105a, 105b) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- Echangeur de chaleur (11) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (11) comprend une pluralité de plaques de premier type (105a) selon l’une quelconque des revendications 6 à 7 et une première joue (105a) pourvue d’une admission du liquide caloporteur (101), d’une évacuation du liquide caloporteur (102), d’une admission du fluide réfrigérant (103) et d’une évacuation du fluide réfrigérant (104).
- Echangeur de chaleur (11) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’admission du deuxième fluide (101), l’évacuation du deuxième fluide (102), l’admission du premier fluide (103) et l’évacuation du premier fluide (104) sont alignés selon un deuxième axe d’alignement (A4) qui est parallèle au plan latéral médian (P7).
- Echangeur de chaleur (11) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (11) comprend une plaque de deuxième type (105b) selon l’une quelconque des revendications 8 à 9.
- Echangeur de chaleur (11) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la joue (105a) est équipée de deux canaux externes (100h, 100i).
- Echangeur de chaleur (11) selon l’une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que l’admission du deuxième fluide (101) et l’évacuation du deuxième fluide (102) sont disposées à l’intérieur de la première zone (Z1) de la plaque (105a, 105b) et l’admission du premier fluide (103) et l’évacuation du premier fluide (104) sont disposés à l’intérieur de la deuxième zone de la plaque (105a, 105b).
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