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FR3103032A1 - Evaporator for two-phase capillary pumped heat transfer system and associated manufacturing process - Google Patents

Evaporator for two-phase capillary pumped heat transfer system and associated manufacturing process Download PDF

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FR3103032A1
FR3103032A1 FR1912478A FR1912478A FR3103032A1 FR 3103032 A1 FR3103032 A1 FR 3103032A1 FR 1912478 A FR1912478 A FR 1912478A FR 1912478 A FR1912478 A FR 1912478A FR 3103032 A1 FR3103032 A1 FR 3103032A1
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FR
France
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heat exchange
exchange plate
evaporator
face
intended
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FR1912478A
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French (fr)
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FR3103032B1 (en
Inventor
Alcina Tanghe
Georges De Pelsemaeker
Daniel NEVEU
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

La présente invention concerne un évaporateur (1) pour système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire (X) pour véhicule automobile, ledit évaporateur (1) comportant : une plaque d’échange thermique (10) comportant une première face destinée à venir au contact d’un élément à refroidir et une deuxième face, opposée à la première face, destinée à être au contact d’un fluide réfrigérant à basse pression, un corps creux (13) imperméable recouvrant au moins partiellement la deuxième face de la plaque d’échange thermique (10) de sorte à former une cavité, une masse poreuse (15) disposée dans la cavité et délimitant avec la plaque d’échange thermique (10) une première chambre (13a) dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à basse pression et délimitant avec le corps creux (13) une deuxième chambre (13b) dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à haute pression, au moins deux des éléments parmi la plaque d’échange thermique (10), le corps creux (13) et la masse poreuse (15) étant réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium et brasés l’un à l’autre. Figure d’abrégé : Fig 3The present invention relates to an evaporator (1) for a two-phase heat transfer system with capillary pumping (X) for a motor vehicle, said evaporator (1) comprising: a heat exchange plate (10) comprising a first face intended to come into contact of an element to be cooled and a second face, opposite the first face, intended to be in contact with a low-pressure refrigerant fluid, an impermeable hollow body (13) covering at least partially the second face of the heat exchange (10) so as to form a cavity, a porous mass (15) arranged in the cavity and delimiting with the heat exchange plate (10) a first chamber (13a) in which the refrigerant fluid is intended to circulate at low pressure and delimiting with the hollow body (13) a second chamber (13b) in which the high pressure refrigerant fluid is intended to circulate, at least two of the elements among the heat exchange plate (10), the hollow body (13) and the porous mass (15) being made of aluminum or aluminum alloy and brazed together. Abstract Figure: Fig 3

Description

Évaporateur pour système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire et procédé de fabrication associéEvaporator for two-phase heat transfer system with capillary pumping and associated manufacturing method

La présente invention concerne le domaine des échangeurs thermiques et plus particulièrement des évaporateurs dans le cadre d’un système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire pour véhicule automobile.The present invention relates to the field of heat exchangers and more particularly to evaporators in the context of a two-phase heat transfer system with capillary pumping for a motor vehicle.

Les systèmes de transfert thermique diphasique à pompage capillaire sont connus dans l’art antérieur, notamment dans le domaine du refroidissement de composants électroniques comme des puces électroniques ou processeurs et dans le domaine spatial. Un système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire comporte généralement un évaporateur disposé au niveau de l’élément à refroidir et un condenseur afin de dissiper l’énergie calorifique. Entre cet évaporateur et ce condenseur circule un fluide caloporteur diphasique dont la mise en mouvement est généralement assurée par un élément poreux assurant un pompage capillaire.Two-phase heat transfer systems with capillary pumping are known in the prior art, in particular in the field of cooling electronic components such as electronic chips or processors and in the space field. A two-phase heat transfer system with capillary pumping generally comprises an evaporator placed at the level of the element to be cooled and a condenser in order to dissipate the calorific energy. Between this evaporator and this condenser circulates a two-phase heat transfer fluid whose movement is generally ensured by a porous element providing capillary pumping.

L’évaporateur comporte une plaque d’échange thermique destinée à venir au contact d’un élément à refroidir, un corps creux imperméable recouvrant au moins partiellement la deuxième face de la plaque d’échange thermique de sorte à former une cavité et une masse poreuse disposée dans la cavité afin d’effectuer le pompage capillaire. Généralement, au moins la plaque d’échange thermique est réalisée en cuivre. Ce matériau est coûteux mais du fait que pour une utilisation dans le domaine de refroidissement des composants électroniques la surface de ladite plaque d’échange thermique est réduite, les coûts restent limités. Cependant, dans le domaine automobile, l’utilisation d’un tel matériau n’est pas adaptée car la taille dudit évaporateur est plus importante et donc l’utilisation de cuivre augmenterait considérablement le coût de l’évaporateur.The evaporator comprises a heat exchange plate intended to come into contact with an element to be cooled, an impermeable hollow body at least partially covering the second face of the heat exchange plate so as to form a cavity and a porous mass arranged in the cavity in order to perform the capillary pumping. Generally, at least the heat exchange plate is made of copper. This material is expensive but because for use in the field of cooling electronic components the surface of said heat exchange plate is reduced, the costs remain limited. However, in the automotive field, the use of such a material is not suitable because the size of said evaporator is larger and therefore the use of copper would considerably increase the cost of the evaporator.

De plus, afin d’assurer l’étanchéité entre les différents éléments de l’évaporateur, des joints sont généralement disposés entre ces éléments ce qui augmente la complexité et le temps de fabrication.In addition, in order to ensure the tightness between the different elements of the evaporator, seals are generally placed between these elements, which increases the complexity and the manufacturing time.

Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur et de proposer un évaporateur amélioré pour systèmes de transfert thermique diphasique à pompage capillaire.One of the aims of the present invention is therefore to remedy at least partially the drawbacks of the prior art and to propose an improved evaporator for two-phase heat transfer systems with capillary pumping.

La présente invention concerne donc un évaporateur pour système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire pour véhicule automobile, ledit évaporateur comportant :

  • une plaque d’échange thermique comportant une première face destinée à venir au contact d’un élément à refroidir et une deuxième face, opposée à la première face, destinée à être au contact d’un fluide réfrigérant à basse pression,
  • un corps creux imperméable recouvrant au moins partiellement la deuxième face de la plaque d’échange thermique de sorte à former une cavité,
  • une masse poreuse disposée dans la cavité et délimitant avec la plaque d’échange thermique une première chambre dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à basse pression et délimitant avec le corps creux une deuxième chambre dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à haute pression,
au moins deux des éléments parmi la plaque d’échange thermique , le corps creux et la masse poreuse étant réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium et brasés l’un à l’autre.The present invention therefore relates to an evaporator for a two-phase heat transfer system with capillary pumping for a motor vehicle, said evaporator comprising:
  • a heat exchange plate comprising a first face intended to come into contact with an element to be cooled and a second face, opposite the first face, intended to be in contact with a low-pressure refrigerant fluid,
  • an impermeable hollow body at least partially covering the second face of the heat exchange plate so as to form a cavity,
  • a porous mass disposed in the cavity and delimiting with the heat exchange plate a first chamber in which the low-pressure refrigerant fluid is intended to circulate and delimiting with the hollow body a second chamber in which the refrigerant fluid is intended to circulate at high pressure,
at least two of the elements among the heat exchange plate, the hollow body and the porous mass being made of aluminum or aluminum alloy and brazed together.

L’utilisation de l’ aluminium ou de l’alliage d’aluminium permet d’avoir un évaporateur peu onéreux et dont l’étanchéité est améliorée du fait du brasage.The use of aluminum or aluminum alloy makes it possible to have an inexpensive evaporator and whose tightness is improved due to brazing.

Selon un aspect de l’invention, la plaque d’échange thermique est réalisée dans un matériau polymère chargé en éléments conducteurs thermique, le corps creux et la masse poreuse étant réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium.According to one aspect of the invention, the heat exchange plate is made of a polymer material filled with heat-conducting elements, the hollow body and the porous mass being made of aluminum or aluminum alloy.

Selon un autre aspect de l’invention, la plaque d’échange thermique, le corps creux et la masse poreuse sont tout trois réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium.According to another aspect of the invention, the heat exchange plate, the hollow body and the porous mass are all three made of aluminum or aluminum alloy.

Selon un aspect de l’invention, la masse poreuse est réalisée en aluminium ou alliage d’aluminium par frittage.According to one aspect of the invention, the porous mass is made of aluminum or aluminum alloy by sintering.

Selon un aspect de l’invention, la plaque d’échange thermique comporte des ailettes faisant saillie dans la première chambre.According to one aspect of the invention, the heat exchange plate comprises fins projecting into the first chamber.

La présente invention concerne également un système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire pour véhicule automobile comportant un évaporateur tel que décrit précédemment.The present invention also relates to a two-phase heat transfer system with capillary pumping for a motor vehicle comprising an evaporator as described above.

La présente invention concerne en outre un procédé de fabrication d’un évaporateur pour système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire pour véhicule automobile, ledit procédé comportant les étapes suivantes :

  • assemblage :
    • d’une plaque d’échange thermique et comportant une première face destinée à venir au contact d’un élément à refroidir et une deuxième face, opposée à la première face, destinée à être au contact d’un fluide réfrigérant à basse pression, avec
    • un corps creux destiné à recouvrir au moins partiellement la deuxième face de la plaque d’échange thermique de sorte à former une cavité, et avec
    • une masse poreuse disposée dans la cavité et délimitant avec la plaque d’échange thermique une première chambre dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à basse pression et délimitant avec le corps creux une deuxième chambre dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à haute pression,
    • au moins deux des éléments parmi la plaque d’échange thermique, le corps creux et la masse poreuse étant réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium,
  • brasage des éléments réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium et en contact les uns des autres.
The present invention further relates to a method for manufacturing an evaporator for a two-phase heat transfer system with capillary pumping for a motor vehicle, said method comprising the following steps:
  • assembly :
    • of a heat exchange plate and comprising a first face intended to come into contact with an element to be cooled and a second face, opposite the first face, intended to be in contact with a low pressure refrigerant fluid, with
    • a hollow body intended to at least partially cover the second face of the heat exchange plate so as to form a cavity, and with
    • a porous mass disposed in the cavity and delimiting with the heat exchange plate a first chamber in which the low-pressure refrigerant fluid is intended to circulate and delimiting with the hollow body a second chamber in which the refrigerant fluid is intended to circulate at high pressure,
    • at least two of the elements among the heat exchange plate, the hollow body and the porous mass being made of aluminum or aluminum alloy,
  • brazing of elements made of aluminum or aluminum alloy and in contact with each other.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following description, provided by way of illustration and not limitation, and the appended drawings in which:

La figure 1 est une représentation schématique d’un système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire selon un premier mode de réalisation, FIG. 1 is a schematic representation of a two-phase heat transfer system with capillary pumping according to a first embodiment,

La figure 2 est une représentation schématique en perspective en coupe d’un évaporateur selon un premier mode de réalisation et parallèlement au sens de circulation du fluide réfrigérant, FIG. 2 is a schematic cross-sectional perspective representation of an evaporator according to a first embodiment and parallel to the direction of circulation of the refrigerant fluid,

La figure 3 est une représentation schématique en perspective en coupe de l’évaporateur de la figure 2 perpendiculairement au sens de circulation du fluide réfrigérant, Figure 3 is a schematic representation in perspective section of the evaporator of Figure 2 perpendicular to the direction of circulation of the refrigerant,

La figure 4 est une représentation schématique en perspective en coupe d’un évaporateur selon un deuxième mode de réalisation et parallèlement au sens de circulation du fluide réfrigérant, FIG. 4 is a schematic cross-sectional perspective representation of an evaporator according to a second embodiment and parallel to the direction of circulation of the refrigerant fluid,

La figure 5 est une représentation schématique en perspective en coupe de l’évaporateur de la figure 4 perpendiculairement au sens de circulation du fluide réfrigérant, Figure 5 is a schematic representation in perspective section of the evaporator of Figure 4 perpendicular to the direction of circulation of the refrigerant fluid,

La figure 6 est un organigramme des étapes d’un procédé de fabrication d’un évaporateur. Figure 6 is a flowchart of the steps of a method of manufacturing an evaporator.

Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.In the various figures, identical elements bear the same reference numbers.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou inter-changées pour fournir d'autres réalisations.The following achievements are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not necessarily mean that each reference is to the same embodiment, or that the features apply only to a single embodiment. Single features of different embodiments may also be combined and/or interchanged to provide other embodiments.

Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément inter-changer de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.In the present description, it is possible to index certain elements or parameters, such as for example first element or second element as well as first parameter and second parameter or else first criterion and second criterion, etc. In this case, it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria that are close, but not identical. This indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion over another and it is easy to interchange such denominations without departing from the scope of the present description. Nor does this indexing imply an order in time, for example, to assess such and such a criterion.

La figure 1 montre une représentation schématique d’un système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire X comportant un évaporateur 1 et un condenseur 2 entre lesquels circule un fluide réfrigérant diphasique couramment utilisé au sein des circuits de climatisation, comme par exemple le 1234yf. L’utilisation d’un tel fluide réfrigérant permet une utilisation du système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire X dans le domaine automobile avec des risques cancérigènes, mutagènes et toxiques moindres par rapport au méthanol couramment utilisé dans ces systèmes de transfert thermique diphasique à pompage capillaire. Bien évidemment, le type de fluide réfrigérant n’est pas limité à l’exemple du 1234yf précité, mais peut être notamment choisi parmi l’éthanol, le méthane, le propane ou l’eau.Figure 1 shows a schematic representation of a two-phase heat transfer system with capillary pumping X comprising an evaporator 1 and a condenser 2 between which circulates a two-phase refrigerant commonly used in air conditioning circuits, such as 1234yf for example. The use of such a refrigerant allows use of the two-phase heat transfer system with capillary pumping X in the automotive field with less carcinogenic, mutagenic and toxic risks compared to the methanol commonly used in these two-phase heat transfer systems with pumping capillary. Obviously, the type of refrigerant is not limited to the example of the aforementioned 1234yf, but can be chosen in particular from ethanol, methane, propane or water.

Le condenseur 2 peut être un échangeur de chaleur disposé au sein d’un flux d’air externe 200 afin de dissiper l’énergie calorifique absorbée au niveau de l’évaporateur 1. Le condenseur 2 peut ainsi être disposé en face avant du véhicule automobile.The condenser 2 can be a heat exchanger arranged within an external air flow 200 in order to dissipate the heat energy absorbed at the level of the evaporator 1. The condenser 2 can thus be arranged on the front face of the motor vehicle .

Comme le montrent les figures 2 et 3, l’évaporateur 1 comporte une plaque d’échange thermique 10, un corps creux 13 et une masse poreuse 15. La plaque d’échange thermique 10 comporte une première face 10a destinée à venir au contact d’un élément à refroidir et une deuxième face 10b, opposée à la première face 10a, destinée à être au contact d’un fluide réfrigérant à basse pression. Le corps creux 13 est quant à lui imperméable et recouvre au moins partiellement la deuxième face 10b de la plaque d’échange thermique 10 de sorte à former une cavité.As shown in Figures 2 and 3, the evaporator 1 comprises a heat exchange plate 10, a hollow body 13 and a porous mass 15. The heat exchange plate 10 comprises a first face 10a intended to come into contact with an element to be cooled and a second face 10b, opposite the first face 10a, intended to be in contact with a low-pressure refrigerant fluid. The hollow body 13 is itself impermeable and at least partially covers the second face 10b of the heat exchange plate 10 so as to form a cavity.

La masse poreuse 15 est disposée dans cette cavité et délimite une première 13a et une deuxième 13b chambre. Cette masse poreuse 15 permet le passage par capillarité du fluide caloporteur entre la deuxième 13b et la première 13a chambre. Pour cela la masse poreuse 15 comporte des pores communicants par exemple d’un diamètre moyen entre 2µm et 200µm. La masse poreuse 15 délimite avec la plaque d’échange thermique 10, et plus précisément avec sa deuxième face 10b, une première chambre 13a dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à basse pression. La masse poreuse 15 délimite avec le corps creux 13 une deuxième chambre 13b dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à haute pression.The porous mass 15 is placed in this cavity and delimits a first 13a and a second 13b chamber. This porous mass 15 allows the heat transfer fluid to pass by capillarity between the second 13b and the first 13a chamber. For this, the porous mass 15 comprises communicating pores, for example of an average diameter between 2 μm and 200 μm. The porous mass 15 delimits with the heat exchange plate 10, and more precisely with its second face 10b, a first chamber 13a in which the low-pressure refrigerant fluid is intended to circulate. The porous mass 15 delimits with the hollow body 13 a second chamber 13b in which the high-pressure refrigerant fluid is intended to circulate.

La masse poreuse 15 peut ainsi être fixée sur la face interne du corps creux 13 comme illustré sur les figures 2 et 3. Une autre possibilité, illustrée aux figures 4 et 5 est que la plaque d’échange thermique 10, plus précisément sa deuxième face 10b, comporte un rebord 11 sur lequel est fixé la masse poreuse 15 de sorte à définir la première chambre 13a.The porous mass 15 can thus be fixed on the internal face of the hollow body 13 as illustrated in FIGS. 2 and 3. Another possibility, illustrated in FIGS. 4 and 5, is that the heat exchange plate 10, more precisely its second face 10b, comprises a flange 11 on which is fixed the porous mass 15 so as to define the first chamber 13a.

La deuxième chambre 13b comporte également une entrée 14a de fluide caloporteur. Cette entrée 14a de fluide caloporteur peut plus particulièrement être réalisée au niveau du corps creux 13. La première chambre 13a comporte quant à elle une sortie 14b de fluide caloporteur. Cette sortie 14b de fluide caloporteur peut être réalisée au niveau du corps creux 13 comme illustré dans l’exemple des figures 2 et 3 ou bien au niveau de la plaque d’échange thermique 10 comme illustré dans l’exemple des figures 4 et 5.The second chamber 13b also includes an inlet 14a for heat transfer fluid. This coolant fluid inlet 14a can more particularly be made at the level of the hollow body 13. The first chamber 13a comprises for its part a coolant fluid outlet 14b. This heat transfer fluid outlet 14b can be made at the level of the hollow body 13 as illustrated in the example of Figures 2 and 3 or at the level of the heat exchange plate 10 as illustrated in the example of Figures 4 and 5.

Au sein du système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire X l’entrée 14a de fluide caloporteur est connectée à une sortie de fluide caloporteur du condenseur 2. La sortie 14b de fluide caloporteur est quant à elle connectée à une entrée de fluide caloporteur du condenseur 2. Le fluide caloporteur arrivant dans la deuxième chambre 13b est à « haute » pression et en phase liquide. Ce fluide réfrigérant à « haute » pression provient du condenseur 2 et passe de la deuxième 13b à la première 13a chambre en traversant la masse poreuse 15 par capillarité. Ce passage d’une chambre à une autre permet la mise en mouvement du fluide caloporteur au sein du système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire X et permet une baisse de pression dudit fluide caloporteur. Le fluide caloporteur arrivant dans la première chambre 13a via la masse poreuse 15 passe alors à « basse » pression. Par haute et basse pression, on entend ici que le fluide caloporteur dans la deuxième chambre 13b est à une pression supérieure au fluide caloporteur au sein de la première chambre 13a.Within the two-phase heat transfer system with capillary pumping X, the coolant fluid inlet 14a is connected to a coolant fluid outlet of the condenser 2. The coolant fluid outlet 14b is for its part connected to a coolant fluid inlet of the condenser 2. The heat transfer fluid arriving in the second chamber 13b is at "high" pressure and in the liquid phase. This "high" pressure refrigerant fluid comes from the condenser 2 and passes from the second 13b to the first 13a chamber crossing the porous mass 15 by capillarity. This passage from one chamber to another allows the movement of the heat transfer fluid within the two-phase heat transfer system with capillary pumping X and allows a drop in pressure of said heat transfer fluid. The heat transfer fluid arriving in the first chamber 13a via the porous mass 15 then passes to "low" pressure. By high and low pressure, it is meant here that the heat transfer fluid in the second chamber 13b is at a higher pressure than the heat transfer fluid within the first chamber 13a.

Le fluide réfrigérant à « basse » pression au sein de la première chambre 13a au contact de la deuxième face 10b de la plaque d’échange thermique 10 passe à l’état gazeux en prélevant de l’énergie calorifique à ladite plaque d’échange thermique 10 qui permet ainsi que refroidir l’élément à refroidir au contact de sa première face 10a. Le fluide caloporteur à l’état gazeux rejoint ensuite le condenseur 2 au niveau duquel il repasse à l’état liquide en cédant de l’énergie calorifique au flux d’air externe 200.The "low" pressure refrigerant fluid within the first chamber 13a in contact with the second face 10b of the heat exchange plate 10 changes to the gaseous state by taking heat energy from said heat exchange plate 10 which thus allows the element to be cooled to be cooled in contact with its first face 10a. The heat transfer fluid in the gaseous state then joins the condenser 2 at the level of which it returns to the liquid state by yielding heat energy to the external air flow 200.

Afin de faciliter les échanges entre le fluide caloporteur et la plaque d’échange thermique 10, la deuxième face 10b de ladite plaque d’échange thermique 10 peut comporter des ailettes 10c faisant saillie dans la première chambre 13a. Ces ailettes 10c peuvent notamment être parallèles les unes aux autres et orientées dans le sens de circulation du fluide caloporteur afin de limiter les pertes de charge. La masse poreuse 15 peut également être au contact des sommets desdites ailettes 10c afin qu’elle servent de point de fixation à ladite masse poreuse 15. Les ailettes 10c peuvent ainsi former des canaux au sein de la première chambre 13a dans lesquels circule le fluide caloporteur.In order to facilitate the exchanges between the heat transfer fluid and the heat exchange plate 10, the second face 10b of said heat exchange plate 10 may comprise fins 10c projecting into the first chamber 13a. These fins 10c can in particular be parallel to each other and oriented in the direction of circulation of the heat transfer fluid in order to limit pressure drops. The porous mass 15 can also be in contact with the tops of said fins 10c so that they serve as an attachment point for said porous mass 15. The fins 10c can thus form channels within the first chamber 13a in which the heat transfer fluid circulates. .

Au moins deux des éléments parmi la plaque d’échange thermique 10, le corps creux 13 et la masse poreuse 15 sont réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium et brasés l’un à l’autre. L’utilisation d’un matériau tel que l’aluminium ou l’alliage d’aluminium permet une bonne conduction thermique tout en limitant les coûts de production de l’évaporateur 1 notamment par rapport à un matériau tel que le cuivre. Cela est d’autant plus important du fait que l’évaporateur 1 peut avoir une taille importante selon sa destination au sein du véhicule automobile. De plus l’utilisation de l’aluminium pour au moins deux de ces éléments permet de les braser l’un à l’autre afin de les fixer et également d’obtenir une étanchéité au niveau de cette fixation. Cela est notamment important au niveau des zones de contact entre la plaque d’échange thermique 10 et le corps creux 13 afin d’avoir une cavité étanche, mais également entre la masse poreuse 15 et le corps creux 13 et/ou la plaque d’échange thermique 10 afin de former la première chambre 13a.At least two of the elements among the heat exchange plate 10, the hollow body 13 and the porous mass 15 are made of aluminum or aluminum alloy and brazed to each other. The use of a material such as aluminum or aluminum alloy allows good thermal conduction while limiting the production costs of the evaporator 1 in particular compared to a material such as copper. This is all the more important because the evaporator 1 can have a large size depending on its destination within the motor vehicle. In addition, the use of aluminum for at least two of these elements makes it possible to braze them to each other in order to fix them and also to obtain a seal at the level of this fixing. This is particularly important at the level of the contact zones between the heat exchange plate 10 and the hollow body 13 in order to have a sealed cavity, but also between the porous mass 15 and the hollow body 13 and/or the plate of heat exchange 10 to form the first chamber 13a.

Selon un premier mode de réalisation, la plaque d’échange thermique 10 peut être réalisée dans un matériau polymère chargé en éléments conducteurs thermiques. Le corps creux 13 et la masse poreuse 15 sont alors réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium et brasés l’un à l’autre. Ce mode de réalisation est possible uniquement lorsque la masse poreuse 15 est fixée sur le corps creux 13 comme illustré sur les figures 2 et 3.According to a first embodiment, the heat exchange plate 10 can be made of a polymer material loaded with thermal conductive elements. The hollow body 13 and the porous mass 15 are then made of aluminum or aluminum alloy and brazed to each other. This embodiment is possible only when the porous mass 15 is attached to the hollow body 13 as illustrated in Figures 2 and 3.

Selon un deuxième mode de réalisation, la plaque d’échange thermique 10, le corps creux 13 et la masse poreuse 15 sont tous trois réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium. Ce mode de réalisation est possible quelque soit la conformation de l’évaporateur 1 illustrée aux figures 2 à 5.According to a second embodiment, the heat exchange plate 10, the hollow body 13 and the porous mass 15 are all three made of aluminum or aluminum alloy. This embodiment is possible regardless of the conformation of the evaporator 1 illustrated in Figures 2 to 5.

Il est bien entendu tout à fait possible d’imaginer d’autres modes de réalisations dans lesquels aux moins deux de ces éléments sont réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium et en contacts afin d’être brasés l’un avec l’autre.It is of course entirely possible to imagine other embodiments in which at least two of these elements are made of aluminum or aluminum alloy and made of contacts in order to be brazed together.

Lorsque la masse poreuse 15 est réalisée en aluminium ou alliage d’aluminium cette dernière peut notamment être obtenue par frittage. Le corps creux 13 et la plaque d’échange thermique 10 peuvent quant à eux être obtenus par emboutissage ou usinage lorsqu’ils sont réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium.When the porous mass 15 is made of aluminum or aluminum alloy, the latter can in particular be obtained by sintering. The hollow body 13 and the heat exchange plate 10 can be obtained by stamping or machining when they are made of aluminum or aluminum alloy.

La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’un évaporateur 1 pour système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire X pour véhicule automobile. La figure 6 montre un organigramme des différentes étapes dudit procédé. Ce procédé comporte notamment une première étape 101 d’assemblage :

  • d’une plaque d’échange thermique 10 comportant une première face 10a destinée à venir au contact d’un élément à refroidir et une deuxième face 10b, opposée à la première face 10a, destinée à être au contact d’un fluide réfrigérant à basse pression, avec
  • un corps creux 13 destiné à recouvrir au moins partiellement la deuxième face de la plaque d’échange thermique 10 de sorte à former une cavité, et avec
  • une masse poreuse 15 disposée dans la cavité et délimitant avec la plaque d’échange thermique 10 une première chambre 13a dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à basse pression et délimitant avec le corps creux 13 une deuxième chambre 13b dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à haute pression.
The present invention also relates to a method of manufacturing an evaporator 1 for a two-phase heat transfer system with capillary pumping X for a motor vehicle. FIG. 6 shows a flowchart of the different steps of said method. This method includes in particular a first assembly step 101:
  • of a heat exchange plate 10 comprising a first face 10a intended to come into contact with an element to be cooled and a second face 10b, opposite to the first face 10a, intended to be in contact with a coolant at low pressure, with
  • a hollow body 13 intended to at least partially cover the second face of the heat exchange plate 10 so as to form a cavity, and with
  • a porous mass 15 disposed in the cavity and delimiting with the heat exchange plate 10 a first chamber 13a in which the low-pressure refrigerant fluid is intended to circulate and delimiting with the hollow body 13 a second chamber 13b in which is intended to circulate the refrigerant at high pressure.

Parmi la plaque d’échange thermique 10, le corps creux 13 et la masse poreuse 15 au moins deux de ces éléments sont réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium.Among the heat exchange plate 10, the hollow body 13 and the porous mass 15 at least two of these elements are made of aluminum or aluminum alloy.

Une deuxième étape 102 de brasage des éléments réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium et en contact les uns des autres.A second step 102 of brazing elements made of aluminum or aluminum alloy and in contact with each other.

Ainsi, on voit bien que l’évaporateur 1 du fait qu’au moins deux de ces éléments sont réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium, permet d’avoir un évaporateur 1 économique pour une utilisation au sein d’un véhicule automobile mais permet également une bonne étanchéité.
Thus, it is clear that the evaporator 1, due to the fact that at least two of these elements are made of aluminum or aluminum alloy, makes it possible to have an economical evaporator 1 for use within a motor vehicle but allows also a good seal.

Claims (7)

Evaporateur (1) pour système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire (X) pour véhicule automobile, ledit évaporateur (1) comportant :
  • une plaque d’échange thermique (10) comportant une première face destinée à venir au contact d’un élément à refroidir et une deuxième face, opposée à la première face, destinée à être au contact d’un fluide réfrigérant à basse pression,
  • un corps creux (13) imperméable recouvrant au moins partiellement la deuxième face de la plaque d’échange thermique (10) de sorte à former une cavité,
  • une masse poreuse (15) disposée dans la cavité et délimitant avec la plaque d’échange thermique (10) une première chambre (13a) dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à basse pression et délimitant avec le corps creux (13) une deuxième chambre (13b) dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à haute pression,
caractérisé en ce qu’au moins deux des éléments parmi la plaque d’échange thermique (10), le corps creux (13) et la masse poreuse (15) sont réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium et brasés l’un à l’autre.
Evaporator (1) for a capillary pumped two-phase heat transfer system (X) for a motor vehicle, said evaporator (1) comprising:
  • a heat exchange plate (10) comprising a first face intended to come into contact with an element to be cooled and a second face, opposite the first face, intended to be in contact with a low-pressure refrigerant fluid,
  • an impermeable hollow body (13) at least partially covering the second face of the heat exchange plate (10) so as to form a cavity,
  • a porous mass (15) disposed in the cavity and delimiting with the heat exchange plate (10) a first chamber (13a) in which the low-pressure refrigerant fluid is intended to circulate and delimiting with the hollow body (13) a second chamber (13b) in which the high-pressure refrigerant fluid is intended to circulate,
characterized in that at least two of the elements among the heat exchange plate (10), the hollow body (13) and the porous mass (15) are made of aluminum or aluminum alloy and brazed together 'other.
Evaporateur (1) selon la revendications 1, caractérisé en ce que la plaque d’échange thermique (10) est réalisée dans un matériau polymère chargé en éléments conducteurs thermique, le corps creux (13) et la masse poreuse (15) étant réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium.Evaporator (1) according to claim 1, characterized in that the heat exchange plate (10) is made of a polymer material charged with heat-conducting elements, the hollow body (13) and the porous mass (15) being made of aluminum or aluminum alloy. Evaporateur (1) selon la revendications 1, caractérisé en ce que la plaque d’échange thermique (10), le corps creux (13) et la masse poreuse (15) sont tout trois réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium.Evaporator (1) according to claim 1, characterized in that the heat exchange plate (10), the hollow body (13) and the porous mass (15) are all three made of aluminum or aluminum alloy. Evaporateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse poreuse (15) est réalisée en aluminium ou alliage d’aluminium par frittage.Evaporator (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the porous mass (15) is made of aluminum or aluminum alloy by sintering. Evaporateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque d’échange thermique (10) comporte des ailettes (10c) faisant saillie dans la première chambre (13a).Evaporator (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the heat exchange plate (10) comprises fins (10c) projecting into the first chamber (13a). Système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire (X) pour véhicule automobile comportant un évaporateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.Two-phase heat transfer system with capillary pumping (X) for a motor vehicle comprising an evaporator (1) according to any one of the preceding claims. Procédé de fabrication d’un évaporateur (1) pour système de transfert thermique diphasique à pompage capillaire (X) pour véhicule automobile, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
  • assemblage :
    • d’une plaque d’échange thermique (10) et comportant une première face destinée à venir au contact d’un élément à refroidir et une deuxième face, opposée à la première face, destinée à être au contact d’un fluide réfrigérant à basse pression, avec
    • un corps creux (13) destiné à recouvrir au moins partiellement la deuxième face de la plaque d’échange thermique (10) de sorte à former une cavité, et avec
    • une masse poreuse (15) disposée dans la cavité et délimitant avec la plaque d’échange thermique (10) une première chambre (13a) dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à basse pression et délimitant avec le corps creux (13) une deuxième chambre (13b) dans laquelle est destiné à circuler le fluide réfrigérant à haute pression,
    • au moins deux des éléments parmi la plaque d’échange thermique (10), le corps creux (13) et la masse poreuse (15) étant réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium,
  • brasage des éléments réalisés en aluminium ou alliage d’aluminium et en contact les uns des autres.
Method for manufacturing an evaporator (1) for a capillary pumped two-phase heat transfer system (X) for a motor vehicle, said method comprising the following steps:
  • assembly :
    • of a heat exchange plate (10) and comprising a first face intended to come into contact with an element to be cooled and a second face, opposite the first face, intended to be in contact with a coolant at low pressure, with
    • a hollow body (13) intended to at least partially cover the second face of the heat exchange plate (10) so as to form a cavity, and with
    • a porous mass (15) disposed in the cavity and delimiting with the heat exchange plate (10) a first chamber (13a) in which the low-pressure refrigerant fluid is intended to circulate and delimiting with the hollow body (13) a second chamber (13b) in which the high-pressure refrigerant fluid is intended to circulate,
    • at least two of the elements among the heat exchange plate (10), the hollow body (13) and the porous mass (15) being made of aluminum or aluminum alloy,
  • brazing of elements made of aluminum or aluminum alloy and in contact with each other.
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