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WO2020065217A1 - Plaque constitutive d'un échangeur de chaleur et échangeur de chaleur comprenant au moins une telle plaque - Google Patents

Plaque constitutive d'un échangeur de chaleur et échangeur de chaleur comprenant au moins une telle plaque Download PDF

Info

Publication number
WO2020065217A1
WO2020065217A1 PCT/FR2019/052260 FR2019052260W WO2020065217A1 WO 2020065217 A1 WO2020065217 A1 WO 2020065217A1 FR 2019052260 W FR2019052260 W FR 2019052260W WO 2020065217 A1 WO2020065217 A1 WO 2020065217A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
rib
longitudinal
heat exchanger
plane
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/052260
Other languages
English (en)
Inventor
Julien Tissot
Kamel Azzouz
Michael LISSNER
Cédric DE VAULX
Patrick LEBLAY
Sébastien Garnier
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
Priority to CN201980077288.3A priority Critical patent/CN113167544A/zh
Priority to US17/279,127 priority patent/US11859925B2/en
Priority to EP19795269.0A priority patent/EP3857150B1/fr
Publication of WO2020065217A1 publication Critical patent/WO2020065217A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/086—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning having one or more openings therein forming tubular heat-exchange passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/0056—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another with U-flow or serpentine-flow inside conduits; with centrally arranged openings on the plates
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/102—Particular pattern of flow of the heat exchange media with change of flow direction

Definitions

  • the present invention relates to the constituent plates of a heat exchanger. It relates to such a plate and a heat exchanger comprising at least one such plate.
  • the motor vehicle is equipped with an installation which includes a coolant circuit inside which a coolant circulates and a coolant circuit inside which a coolant circulates.
  • the refrigerant circuit includes a compressor for compressing the refrigerant, a heat exchanger for cooling the refrigerant at constant pressure, an expansion member to allow expansion of the refrigerant and a heat exchanger which is arranged to allow thermal transfer between the coolant and the heat transfer liquid.
  • the heat exchanger is an exchanger formed from stacked plates and joined together to form a tube delimiting a circulation channel for the refrigerant or heat transfer liquid.
  • the heat exchanger is a "U" heat exchanger, the paths of circulation of the coolant and the heat transfer liquid are arranged in "U".
  • the plate is provided with a rib which delimits the branches of the "U” and which is interposed between the branches of the "U".
  • the plate includes at least two openings for supplying the circulation channel with heat-transfer liquid or with refrigerant.
  • the circulation channel provides a passage section for the coolant or the coolant, which is a surface taken perpendicular to a plane in which the plate extends and perpendicular to an axis of longitudinal extension of the plate.
  • a first problem resides in a poor distribution of the coolant and / or the heat transfer liquid inside the circulation channel. Such a poor distribution reduces the efficiency of the heat transfer between the refrigerant and the heat transfer liquid.
  • a second problem resides in too high a circulation speed of the coolant and / or of the heat transfer liquid inside the circulation channel, which also minimizes the heat transfer between the coolant and the heat transfer liquid.
  • protuberances inside the circulation channel to disturb a flow of the coolant and / or the heat transfer liquid inside the circulation channel.
  • the protrusions arise from a deformation of at least one of the plates.
  • the coolant and / or the coolant inside the circulation channel as well as a too high speed of circulation of the coolant and / or the coolant inside the circulation channel, at least inside an area of the section for the passage of the coolant and / or the heat transfer liquid inside the circulation channel.
  • the area of the passage section inside which said speed of circulation is excessive is for example a corridor formed between the protrusions and the rib that the plate comprises.
  • An object of the present invention is to provide a plate constituting a heat exchanger which allows optimization of a distribution of the coolant and / or the heat transfer liquid inside the circulation channel that partially delimits the plate.
  • Another object of the present invention is to provide a plate constituting a heat exchanger which decreases a speed of circulation of the coolant and / or the heat transfer liquid inside the circulation channel, in a particular zone where the speed circulation of the coolant and / or the coolant inside the circulation channel is considered excessive.
  • Another object of the present invention is to provide a particular arrangement of the plate constituting a heat exchanger, a circulation path of which is arranged in a "U" shape, in particular for a heat exchanger between a refrigerant and a heat transfer liquid.
  • Another object of the present invention is to provide a heat exchanger comprising at least one such plate, the heat exchanger being a heat exchanger between a refrigerant and a heat transfer liquid, such than a heat exchanger interposed between a coolant circuit and a coolant circuit.
  • a plate of the present invention is a plate constituting a heat exchanger and intended to delimit at least one channel for circulation of a fluid.
  • the plate extends mainly along a longitudinal elongation axis.
  • the plate comprises at least one bottom, at least one first raised lateral edge which is part of a first secant plane with the longitudinal elongation axis and at least two openings configured so that the fluid respectively enters and leaves the channel.
  • the bottom is provided with a rib which extends longitudinally from the first raised side edge. The rib is interposed between the two openings.
  • the rib is of a sinuous conformation.
  • the plate advantageously includes any one of the following technical characteristics, taken alone or in combination:
  • the rib is generally of a sinusoidal shape
  • the rib comprises a succession of bumps and hollows visible in a plane parallel to a bottom plane in which the bottom is inscribed, the plane being intersecting at the rib.
  • the rib has undulations in said plane
  • the first raised side edge extends in the first plane which is transverse to the bottom plane in which the bottom extends
  • the first raised side edge extends in the first plane which cuts the bottom plane and which intersects with an axis of longitudinal extension of the plate
  • the first plane forms with the background plane a first angle which is between 91 ° and 140 °, preferably between 91 ° and 95 ° ,
  • the plate comprises the bottom which is bordered by a raised rim comprising at least two longitudinal raised rims arranged opposite one another and at least two lateral raised rims formed opposite 'one from the other, the two raised longitudinal edges and the two raised lateral edges together forming a peripheral periphery at the bottom,
  • the rib is arranged so that the channel has a U-shaped profile, the channel is shaped as a U, the branches of which are parallel to the longitudinal raised edges of the plate and the base of which adjoins a second raised side edge which is arranged opposite the first raised side edge longitudinally,
  • the rib is formed at equal distance, to within +/- 5%, of the two longitudinal raised edges of the plate, the distance being measured between a center of the rib and one of the longitudinal edges of the plate,
  • the rib is offset by a non-zero distance relative to a median plane of the plate, the median plane being orthogonal to the bottom plane and parallel to the axis of longitudinal extension of the plate,
  • the plate is made of a metallic material, for example capable of being pressed to form in particular the rib and protuberances by stamping the plate, the metallic material being chosen from thermally conductive metallic materials, aluminum or aluminum alloy in particular,
  • the rib comprises two longitudinal ends, including a first longitudinal end which is in contact with the first raised lateral edge and a second longitudinal end which is formed at a non-zero distance from a second raised lateral edge,
  • the first longitudinal end of the rib and the second longitudinal end of the rib are aligned in a first direction parallel to an axis of longitudinal extension of the plate
  • the rib has a vertex which is interposed between two rib edges.
  • the top is part of a plane which is parallel to the bottom plane
  • rib edges comprises an alternating succession of convex portions and concave portions
  • the rib edges each have the shape of a corrugated sheet
  • a rib width taken between the two rib edges and parallel to a bottom plane in which the bottom is inscribed, is constant from one to the other of the longitudinal ends of the rib, -
  • the bottom of the plate is provided with a plurality of protrusions.
  • a first gap taken between a crown of a convex portion of the rib and the protrusion laterally closest to the crown is between 200% and 300% of a second gap taken between a hollow of a concave portion of the rib and the protrusion laterally closest to the hollow. It follows that the protrusion laterally closest to the hollow is arranged in a corridor formed between one of the rib edges of the rib and a longitudinal alignment of the protrusions closest to the crown,
  • the protrusions are organized in a plurality of straight rows of protrusions, the straight rows of protrusions being formed along a second direction which is parallel to the axis of lateral extension of the plate.
  • the protrusions are organized in a plurality of oblique rows of protrusions, the oblique rows of protrusions being formed along a third direction substantially orthogonal to the second direction.
  • Two successive oblique rows are respectively intersecting with a concave portion and a convex portion of the groove.
  • the plate has four openings including an opening formed between the rib and a first longitudinal edge, an opening formed between the rib and a second longitudinal edge and two openings formed between the first longitudinal edge and the second longitudinal edge.
  • the present invention also relates to a heat exchanger comprising at least one such plate.
  • the heat exchanger advantageously comprises at least any one of the following technical characteristics, taken alone or in combination:
  • At least three plates are nested one inside the other and delimit two by two a first channel and a second channel, the first channel being configured to be used by a heat-transfer liquid while the second channel is configured to be used by a refrigerant,
  • the heat exchanger comprises a first circulation path participating in a refrigerant circuit inside which circulates a refrigerant fluid and a second circulation path inside which circulates a heat transfer liquid, the first circulation path and the second circulation path being arranged to allow heat exchange between the refrigerant and the heat transfer liquid.
  • the bottom comprises a first face bordering the first circulation path and a second face bordering the second circulation path,
  • the first circulation path and the second circulation path are arranged in a "U" shape
  • the heat transfer fluid circuit comprises a heat exchanger capable of exchanging calories with an element to be cooled and / or heated, such as an electric motor, a battery, a device for storing calories and / or frigories or the like.
  • FIG. t is a schematic view of an installation comprising at least one heat exchanger according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of the participating heat exchanger of the installation shown in FIG. t,
  • FIG. 3 is a schematic front view of a plate constituting the heat exchanger illustrated in FIG. 2,
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the plate illustrated in FIG. 3,
  • FIGS. 3 and 4 are schematic views of a cross section seen in perspective of the plate illustrated in FIGS. 3 and 4,
  • FIG. 6 is a schematic view of a cross section of a rib fitted to the plate illustrated in Figures 3 to 5.
  • a motor vehicle is equipped with an element 1 which should be cooled or warmed, for example to optimize its operation.
  • an element 1 is in particular an electric or thermal motor intended to at least partially propel the motor vehicle, a battery provided for storing electric energy, a device for storing calories and / or frigories or the like.
  • the motor vehicle is equipped with an installation 2 which comprises a refrigerant fluid circuit 3 inside which a refrigerant fluid 4, carbon dioxide for example or the like circulates, and a coolant circuit 5 to 1 'inside which circulates a heat transfer liquid 6, in particular glycol water or the like.
  • the installation 2 comprises at least one heat exchanger 11 according to the present invention.
  • the installation 2 is described below to better understand the present invention but the characteristics of the installation 2 described are in no way restrictive for the heat exchanger 11 of the present invention. In other words, the installation 2 is likely to have different structural characteristics and / or different operating modes than those described without the heat exchanger 11 departing from the rules of the present invention.
  • the refrigerant circuit 3 comprises a compressor 7 for compressing the refrigerant 4, a refrigerant / outdoor air exchanger 8 for cooling the refrigerant 4 at constant pressure, for example placed on the front face of the motor vehicle, an expansion member 9 to allow expansion of the refrigerant 4 and a heat exchanger 11 which is arranged to allow heat transfer between the refrigerant 4 and the heat transfer liquid 6.
  • the element 1 is in relation to a heat exchanger 14, the heat exchanger 14 being able to modify a temperature of the element 1, in particular by direct contact formed between the element 1 and the heat exchanger 14, the heat exchanger 14 constituting the heat transfer liquid circuit 5.
  • the coolant circuit 5 comprises a pump 15 for circulating the coolant 6 inside the coolant circuit 5.
  • the coolant circuit 5 includes the heat exchanger 11 which is also part of the coolant circuit 3.
  • the heat exchanger 11 comprises at least a first circulation path 21 of the coolant 4 and at least a second circulation path 22 of the heat transfer liquid 6, the first circulation path 21 and the second circulation path 22 being arranged to allow a heat exchange between the refrigerant 4 present inside the first circulation path 21 and the heat transfer liquid 6 present inside the second circulation path 22.
  • the heat exchanger 11 comprises several first circulation paths 21 and several second circulation paths 22.
  • a first circulation path 21 is int erposed between two second circulation paths 22, and a second circulation path 22 is interposed between two first circulation paths 21.
  • the heat exchanger 11 thus comprises an alternation of first circulation paths 21 and second circulation paths 22.
  • the heat transfer liquid 6 flows from the pump 15 to the heat exchanger 11, then flows inside the heat exchanger 11 using the second circulation paths 22 for exchanging calories with the refrigerant 4 present inside the first circulation paths 21, then circulates inside the heat exchanger 14, then returns to the pump 15.
  • the coolant 4 flows from the compressor 7 to the coolant / outdoor air exchanger 8, then to the expansion member 9.
  • the coolant 4 then flows inside the heat exchanger 11 using the first circulation paths 21 inside which the refrigerant 4 exchanges calories with the heat transfer liquid 6 present inside the second circulation paths 22, then returns to the compressor 7.
  • the heat exchanger 11 is generally parallelepiped and comprises a cheek 100 which is provided with an admission of the heat transfer liquid via which the heat transfer liquid 6 penetrates inside the heat exchanger.
  • the cheek 100 is also provided with an evacuation of the heat-transfer liquid 102 by means of which the heat-transfer liquid 6 is evacuated from the heat exchanger 11.
  • the second circulation paths 22 extend between the admission of the liquid heat transfer fluid 101 and the evacuation of the heat transfer liquid 102.
  • the cheek 100 also includes an inlet for the coolant 103 through which the coolant 4 penetrates inside the heat exchanger 11 and an outlet for the coolant 104 by means of which the refrigerant 4 is discharged from the heat exchanger 11.
  • the first circulation paths 21 extend between the intake of the refrigerant 103 and the discharge of the refrigerant 104.
  • the heat exchanger 11 is a plate exchanger which comprises a plurality of plates 105, such as that illustrated in FIG. 3.
  • the plates 105 are nested one inside the other to jointly delimit a tube 123 which channels a circulation coolant 4 or heat transfer liquid 6.
  • the two plates 105 forming the tube 123 jointly delimit a channel 111 dedicated to the circulation of coolant 4 or heat transfer liquid 6. More particularly, one side of a plate 105 borders the channel 111 for circulation of the heat-transfer fluid 4 and the other side of the same plate 105 borders the channel 111 for circulation of the heat-transfer liquid 6.
  • the plates 105 are arranged together so as to alternately configure the channels 111 circulation of the coolant 4 and the heat transfer liquid 6.
  • the plate 105 mainly extends along a longitudinal elongation axis Ai.
  • the plate 105 comprises a bottom 106 and at least one raised edge 107 which surrounds the bottom 106.
  • the bottom 106 extends inside a bottom plane P5.
  • the raised edge 107 is formed at the periphery of the bottom 106 and the raised edge 107 surrounds the bottom 106.
  • the raised edge 107 intersects with the bottom plane P5. It will be understood that the plate 105 is arranged in a generally rectangular bath, the bottom of the bath being made up of the bottom 106 and the edges of the bath being made up of the raised rim 107.
  • Such plates 105 are intended to be stacked so that the bottoms 106 of the plates 105 are arranged parallel to one another in a distant and stepped superposition of the bottoms 106.
  • the raised edges 107 of two plates 105 embedded in one another are in contact and are intended to be brazed one with the other to seal the channel 111 thus formed between two adjacent plates 105.
  • the raised edge 107 comprises two longitudinal raised edges 108a, 108b, including a first longitudinal raised edge 108a and a second longitudinal raised edge 108b, which are arranged opposite one another.
  • the raised edge 107 also includes two raised side edges 109a, 109b, including a first raised side edge 109a and a second raised side edge 109b, which are arranged opposite one another.
  • the first raised side edge 109a extends in a first plane Pi which intersects the bottom plane P5 and which intersects with the longitudinal extension axis Ai.
  • the second lateral raised edge 109b which extends in a second plane P2, the second plane P2 intersecting the bottom plane P5 and being intersecting with the elongation axis longitudinal Ai.
  • the first raised longitudinal edge 108a extends in a third plane P3 which intersects the bottom plane P5 and which is intersecting with a lateral elongation axis A2 of the plate 105, the lateral elongation axis A2 being orthogonal to the longitudinal axis Ai and parallel to the bottom plane P5.
  • the second longitudinal raised edge 108b extends in a fourth plane P4 which intersects the bottom plane P5 and which intersects the lateral extension axis A2 of the plate 105.
  • the first plane Pi forms with the bottom plane P5 a first angle a which is between 91 ° and 140 °, preferably between 91 ° and 95 0 .
  • the second plane P2 forms with the bottom plane P5 a second angle b which is between 91 ° and 140 °, preferably between 91 ° and 95 0 .
  • the third plane P3 forms with the bottom plane P5 a third angle g which is between 91 ° and 140 °, preferably between 91 ° and 95 °.
  • the fourth plane P4 forms with the bottom plane P5 a fourth angle d which is between 91 ° and 140 °, preferably between 91 ° and 95 0 .
  • the first angle a, the second angle b, the third angle g and the fourth angle d are equal, to the nearest manufacturing tolerances.
  • the plate 105 comprises four openings 110, preferably circular, which are distributed in pairs at each longitudinal end of the plate 105, and more particularly at each of the corners of the bottom 106 of the plate 105. Two of these openings 110 are configured to communicate with one of the first circulation paths 21 formed on one side of the bottom 106 and the other two openings 110 are configured to communicate with one of the second circulation paths 22 formed on the other side of the background 106.
  • Two of the openings 110 formed at the same longitudinal end of the plate 105 are each surrounded by a collar 120, so that these openings 110 surrounded by this collar 120 extend in a plane offset from the bottom plane P5 in which s 'inscribed the bottom 106.
  • the other two openings 110 located at the other longitudinal end of the plate 105 extend in the bottom plane P5.
  • the bottom 106 comprises a rib 113 which is arranged so that the channel 111 has a U-shaped profile.
  • the rib 113 is parallel to a first direction D of elongation of the raised longitudinal edges 108a, 108b, the first direction D of elongation of the longitudinal raised edges 108a, 108b being preferably parallel to the longitudinal elongation axis Ai of the plate 105.
  • the rib 113 extends between a first longitudinal end 114 and a second longitudinal end 115, the first longitudinal end 114 being in contact with the first raised side edge 109a that includes the raised edge 107.
  • the second longitudinal end 115 is located at a first non-zero distance Di from the raised edge 107, the first distance Di being taken between the second longitudinal end 115 and the second edge lateral reading 109b, measured along the longitudinal elongation axis Ai of the plate 105.
  • the first longitudinal end 114 of the rib 113 and the second longitudinal end 115 of the rib 113 are aligned in a first direction D parallel to the longitudinal extension axis Ai of the plate 105.
  • the channel 111 is shaped as a U, the branches of the U of which are parallel to the raised longitudinal edges 108a, 108b of the plate 105 and are separated by the rib 113, and the base of the U of which adjoins the second lateral edge 109b which is formed longitudinally opposite the first lateral edge 109a.
  • the rib 113 is formed at an equal second distance D2 from the two longitudinal edges 108a, 108b of the plate 105, the second distance D2 being measured between the rib 113, taken at its center, and one of the raised longitudinal edges 108a, 108b , perpendicular to the longitudinal extension axis Ai of the plate 105.
  • the rib 113 is offset by a non-zero distance relative to a median plane P6 of the plate 105, the median plane P6 being orthogonal to the bottom 106 and parallel to the longitudinal elongation axis Ai of the plate 105, the distance being measured between the rib 113, taken at its center, and the median plane P6 perpendicular to the latter.
  • the rib 113 comprises two rib edges 141 which extend respectively between the bottom 106 and a vertex 140 of the rib 113.
  • the vertex 140 is the part of the rib 113 which is formed at the most great distance from the bottom 106.
  • the top 140 of the rib 113 is bordered longitudinally by the edges of the rib 141.
  • the top 140 is arranged in a plate formed in a plane parallel to the bottom plane P5.
  • the rib 113 is advantageously of a sinuous conformation.
  • the rib 113 is generally of a sinusoidal shape.
  • a first edge 142 which separates the vertex 140 from any of the rib edges 141 has a sinuous shape in a plane parallel to the bottom plane P5 and containing the vertex 140.
  • a second edge 143 which separates the bottom 106 from any of the rib edges 141 has a sinuous shape in a plane parallel to the bottom plane P5 and containing the bottom 106.
  • each of the rib edges 141 is formed by alternating bumps and hollows.
  • each of the rib edges 141 has the shape of a corrugated sheet.
  • each of the rib edges 141 comprises an alternating succession of convex portions 144 and concave portions 145, as visible in FIG. 5.
  • each of the rib edges 141 forms with the bottom plane P5 a fifth angle s which is between 90 ° and 160 °.
  • the rib 113 has a trapezoidal profile in the transverse plane P7.
  • a rib width X taken between the two rib edges 141 and parallel to the bottom plane P5, is constant from one to the other of the longitudinal ends 114, 115 of the rib 113.
  • the bottom 106 is provided with a plurality of protrusions 112 to disturb a flow of the coolant 4 or the heat transfer liquid 6 in the channel 111.
  • These protrusions 112 form obstacles against a laminar flow of the coolant 4 or the heat transfer liquid 6 in the channel 111.
  • the protrusions 112 have in section in the transverse plane P7 a frustoconical profile.
  • the protuberances 112 are organized in a plurality of rectilinear rows 124a of protuberances 112, the rectilinear rows 124a being formed along a second direction D ′ which is parallel to the lateral elongation axis A2 of the plate 105.
  • the successive rectilinear rows 124a alternately pass through a convex portion 144 or a concave portion 145 of the groove 113.
  • a rectilinear character of a rectilinear row 124a of protuberances 112 comes from the fact that rectilinear row 124a of protuberances 112 is orthogonal to the longitudinal elongation axis Ai of the plate 105.
  • the protrusions 112 are also organized into a plurality of oblique rows 124b of protrusions 112, the oblique rows 124b being formed along a third direction D "which forms with the second direction D 'a sixth angle cp, the sixth angle cp being the acute angle formed between the two directions D ', D ”, which is of the order of 90 °, to the nearest manufacturing tolerances.
  • the successive oblique rows 124b alternately pass through a convex portion 144 or a concave portion 145 of the groove 113.
  • An oblique character of an oblique row 124a of protuberances 112 results from the fact that oblique row 124b of protuberances 112 is inclined at an angle not -null with respect to the longitudinal extension axis Ai of the plate 105.
  • a first gap El taken between a peak 146 of a portion convex 144 of the rib 113 and a protrusion 112 laterally closest to the crown 146 is between 200% and 300% of a second gap E2 taken between a hollow 147 of a concave portion 145 of the rib 113 and a protrusion 112 laterally closest to the recess 147.
  • the crown 146 of a convex portion 144 of the rib 113 is farther from the protuberance 112 laterally closest to the crown 146 than are the recess 147 of a concave portion 145 of the rib 113 and the protrusion 112 laterally closest to the hollow 147.
  • the plate 105 is made of a metallic material, capable of being pressed to form in particular the protrusions 112 and the rib 113 by stamping the plate 105, the metallic material being chosen from thermally conductive metallic materials, aluminum or aluminum alloy in particular. .
  • the invention achieves the goals it had set for itself, by making it possible to homogenize the heat exchanges over the entire width of the plate, thus avoiding the zones of least exchange, for example along the rib 113 or along the longitudinal raised edges 108a, 108b, 208a, 208b.
  • the invention cannot however be limited to the means and configurations exclusively described and illustrated, and also applies to all means or configurations, equivalent and to any combination of such means or configurations.
  • the invention has been described here in its application to a coolant / heat transfer fluid heat exchanger, it goes without saying that it applies to any shape and / or size of the plate or to any type of fluid circulating along the plate according to the invention.

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Abstract

L'invention concerne une plaque (105) constitutive d'un échangeur de chaleur et destinée à délimiter au moins un canal (111) de circulation d'un fluide. La plaque (105) s'étend principalement le long d'un axe d'allongement longitudinal (A1). La plaque (105) comprend au moins un fond (106), au moins un premier bord relevé latéral (109a) qui s'inscrit dans un premier plan (P1) sécant avec l'axe d'allongement longitudinal (A1) et au moins deux ouvertures (110) configurées pour que le fluide respectivement entre et sorte du canal (111). Le fond (106) est pourvu d'une nervure (113) qui s'étend longitudinalement à partir du premier bord relevé latéral (109a). La nervure (113) est interposée entre les deux ouvertures (110). La nervure (113) est d'une conformation sinueuse.

Description

Rίo^ml^ CsCrv^i MÎArt' cVu*i écb< juo^ew de/ O ΌL LMG e- ecb-i -wje-w- d cWod AM~ o-m^re^o^ CM/ WWW t -ve- fedLe r ^ &'
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 un tube délimitant un canal de circulation du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur. 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 ». La plaque comprend au moins deux ouvertures pour alimenter le canal de circulation en liquide caloporteur ou en fluide réfrigérant. Le canal de circulation offre une section de passage au liquide caloporteur ou au fluide réfrigérant, qui est une surface prise perpendiculairement à un plan dans lequel s’étend la plaque et perpendiculairement à un axe d’allongement longitudinal de la plaque.
Un premier problème 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 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.
II est connu de ménager des protubérances à l’intérieur du canal de circulation pour perturber un écoulement du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur du canal de circulation. Les protubérances sont issues d’une déformation d’au moins une des plaques.
Il persiste néanmoins une mauvaise répartition du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur du canal de circulation ainsi qu’une trop grande vitesse de circulation du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur du canal de circulation, au moins à l’intérieur d’une zone de la section de passage du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur du canal de circulation. La zone de la section de passage à l’intérieur de laquelle ladite vitesse de circulation est excessive est par exemple un couloir ménagé entre les protubérances et la nervure que comprend la plaque.
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 du canal 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 diminue une vitesse de circulation du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur du canal de circulation, en une zone particulière où la vitesse de circulation du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur à l’intérieur du canal de circulation est jugée excessive.
Un autre but de la présente invention est de proposer un agencement particulier de la plaque constitutive d’un échangeur de chaleur dont un chemin de circulation est agencé 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.
Une plaque de la présente invention est une plaque constitutive d’un échangeur de chaleur et destinée à délimiter au moins un canal de circulation d’un fluide. La plaque s’étend principalement le long d’un axe d’allongement longitudinal. La plaque comprend au moins un fond, au moins un premier bord relevé latéral qui s’inscrit dans un premier plan sécant avec l’axe d’allongement longitudinal et au moins deux ouvertures configurées pour que le fluide respectivement entre et sorte du canal. Le fond est pourvu d’une nervure qui s’étend longitudinalement à partir du premier bord relevé latéral. La nervure est interposée entre les deux ouvertures.
Selon la présente invention, la nervure est d’une conformation sinueuse.
La plaque comprend avantageusement l’une quelconque au moins des caractéristiques techniques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- la nervure est globalement d’une forme sinusoïdale,
- la nervure comporte une succession de bosses et de creux visibles dans un plan parallèle à un plan de fond dans lequel s’inscrit le fond, le plan étant sécant à la nervure. La nervure comporte des ondulations dans ledit plan,
- le premier bord relevé latéral s’étend dans le premier plan qui est transversal au plan de fond dans lequel s’étend le fond,
- le premier bord relevé latéral s’étend dans le premier plan qui coupe le plan de fond et qui est sécant avec un axe d’allongement longitudinal de la plaque,
- le premier plan forme avec le plan de fond un premier angle qui est compris entre 91° et 140°, préférentiellement compris entre 91° et 950,
- la plaque comprend le fond qui est bordé d’un rebord relevé comprenant au moins deux rebords relevés longitudinaux ménagés en vis-à-vis l’un de l’autre et au moins deux rebords relevés latéraux ménagés en vis-à-vis l’un de l’autre, les deux rebords relevés longitudinaux et les deux rebords relevés latéraux formant ensemble un pourtour périphérique au fond,
- la nervure est agencée pour que le canal présente un profil en U, - le canal est conformé en un U dont les branches sont parallèles aux rebords relevés longitudinaux de la plaque et dont la base jouxte un deuxième bord relevé latéral qui est ménagé à l’opposé longitudinalement du premier bord relevé latéral,
- 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 à un plan médian de la plaque, le plan médian étant orthogonal au plan de fond et parallèle à l’axe d’allongement longitudinal de la plaque,
- 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 nervure comprend deux extrémités longitudinales, dont une première extrémité longitudinale qui est en contact avec le premier bord relevé latéral et une deuxième extrémité longitudinale qui est ménagée à une distance non-nulle d’un deuxième bord relevé latéral,
- la première extrémité longitudinale de la nervure et la deuxième extrémité longitudinale de la nervure sont alignées selon une première direction parallèle à un axe d’allongement longitudinal de la plaque,
- la nervure comporte un sommet qui est interposé entre deux bords de nervure.
- Le sommet s’inscrit dans un plan qui est parallèle au plan de fond,
- l’un quelconque au moins des bords de nervure comprend une succession en alternance de portions convexes et de portions concaves,
- Les rebords de nervure ont chacun la forme d’une tôle ondulée,
- une largeur de nervure, prise entre les deux bords de nervure et parallèlement à un plan de fond dans lequel s’inscrit le fond, est constante de l’une à l’autre des extrémités longitudinales de la nervure, - le fond de la plaque est pourvu d’une pluralité de protubérances.
- un premier écart pris entre une cime d’une portion convexe de la nervure et la protubérance latéralement la plus proche de la cime est compris entre 200 % et 300 % d’un deuxième écart pris entre un creux d’une portion concave de la nervure et la protubérance latéralement la plus proche du creux. Il en découle que la protubérance latéralement la plus proche du creux est disposée dans un couloir ménagé entre l’un des bords de nervure de la nervure et un alignement longitudinal des protubérances les plus proches de la cime,
- les protubérances sont organisées en une pluralité de rangées rectilignes de protubérances, les rangées rectilignes de protubérances étant ménagées le long d’une deuxième direction qui est parallèle à l’axe d’allongement latéral de la plaque.
- deux rangées rectilignes successives sont respectivement sécantes avec une portion concave et une portion convexe de la rainure.
- les protubérances sont organisées en une pluralité de rangées obliques de protubérances, les rangées obliques de protubérances étant ménagées le long d’une troisième direction sensiblement orthogonale à la deuxième direction.
- deux rangées obliques successives sont respectivement sécantes avec une portion concave et une portion convexe de la rainure.
- la plaque comporte quatre ouvertures dont une ouverture ménagée entre la nervure et un premier bord longitudinal, une ouverture ménagée entre la nervure et un deuxième bord longitudinal et deux ouvertures ménagées entre le premier bord longitudinal et le deuxième bord longitudinal.
- les ouvertures sont circulaires.
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 techniques suivantes, prises seule ou en combinaison :
- deux plaques sont imbriquées l’une dans l’autre et un espace, qui forme le canal de circulation du fluide, est ménagé entre les deux plaques, - selon une variante de réalisation, au moins trois plaques sont imbriquées les unes dans les autres et délimitent deux à deux un premier canal et un 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,
- le premier chemin de circulation et le deuxième chemin de circulation sont agencés en « U »,
- le circuit de fluide caloporteur comprend un échangeur thermique apte à échanger des calories avec un élément à refroidir et/ou à réchauffer, tel qu’un moteur électrique, une batterie, un dispositif de stockage de calories et/ou de frigories ou analogue.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure t est une vue schématique d’une installation comprenant au moins un échangeur de chaleur selon l’invention,
- la figure 2 est une vue schématique de l’échangeur de chaleur participant de l’installation représentée sur la figure t,
- la figure 3 est une vue schématique de face d’une plaque constitutive de l’échangeur de chaleur illustré sur la figure 2,
- la figure 4 est une vue schématique en perspective de la plaque illustrée sur la figure 3,
- la figure 5 est une vue schématique d’une coupe transversale vue en perspective de la plaque illustrée sur les figures 3 et 4,
- la figure 6 est une vue schématique d’une coupe transversale d’une nervure équipant la plaque illustrée sur les figures 3 à 5.
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 fluide réfrigérant 4, dioxyde de carbone par exemple ou analogue, et un circuit de liquide caloporteur 5 à l’intérieur duquel circule un 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 que 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.
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.
Sur la figure 2, l’échangeur de chaleur 11 est globalement parallélépipédique et comprend une joue îoo qui est pourvue d’une admission du liquide caloporteur toi par l’intermédiaire de laquelle le liquide caloporteur 6 pénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur il. La joue îoo 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 joue 100 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.
L’échangeur de chaleur 11 est un échangeur à plaques qui comprend une pluralité de plaques 105, telles que celle illustrée sur la figure 3. Les plaques 105 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. Autrement dit, les deux plaques 105 formant le tube 123 délimitent conjointement un canal 111 dédié à la circulation du fluide réfrigérant 4 ou du liquide caloporteur 6. Plus particulièrement, un côté d’une plaque 105 borde le canal 111 de circulation du fluide caloporteur 4 et l’autre côté de la même plaque 105 borde le canal 111 de circulation du liquide caloporteur 6. Ainsi, les plaques 105 sont agencées entre elles de manière à configurer en alternance les canaux 111 de circulation du fluide réfrigérant 4 et du liquide caloporteur 6.
La plaque 105 s’étend principalement selon un axe d’allongement longitudinal Ai. La plaque 105 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 105 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 105 sont destinées à être empilées manière à ce que les fonds 106 des plaques 105 soient disposés parallèlement les uns aux autres en une superposition distante et étagée des fonds 106. Les rebords relevés 107 de deux plaques 105 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 105 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.
Sur la figure 4, le premier bord relevé latéral 109a s’étend dans un premier plan Pi qui coupe le plan de fond P5 et qui est sécant avec l’axe d’allongement longitudinal Ai. 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 Ai.
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 105, l’axe d’allongement latéral A2 étant orthogonal à l’axe d’allongement longitudinal Ai 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 105.
A titre d’exemple de réalisation, le premier plan Pi forme avec le plan de fond P5 un premier angle a qui est compris entre 91° et 140°, préférentiellement compris entre 91° et 950. Le deuxième plan P2 forme avec le plan de fond P5 un deuxième angle b qui est compris entre 91° et 140°, préférentiellement compris entre 91° et 950. Le troisième plan P3 forme avec le plan de fond P5 un troisième angle g 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 d qui est compris entre 91° et 140°, préférentiellement compris entre 91° et 950. Selon une variante de réalisation, le premier angle a, le deuxième angle b, le troisième angle g et le quatrième angle d sont égaux, aux tolérances de fabrication près.
Sur les figures 3 et 4, la plaque 105 comprend quatre ouvertures 110, préférentiellement circulaires, qui sont réparties deux-à-deux à chaque extrémité longitudinale de la plaque 105, et plus particulièrement à chacun des angles du fond 106 de la plaque 105. Deux de ces ouvertures 110 sont configurées pour communiquer avec un des premiers chemins de circulation 21 ménagé d’un côté du fond 106 et les deux autres ouvertures 110 sont configurées pour communiquer avec un des deuxièmes chemins de circulation 22 ménagé d’un autre côté du fond 106.
Deux des ouvertures 110 ménagées à une même extrémité longitudinale de la plaque 105 sont chacune entourées par un collet 120, de sorte que ces ouvertures 110 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 deux autres ouvertures 110 situées à l’autre extrémité longitudinale de la plaque 105 s’étendent dans le plan de fond P5.
Le fond 106 comprend une nervure 113 qui est agencée pour que le canal 111 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 Ai de la plaque 105. 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 première distance Di non-nulle du rebord relevé 107, la première distance Di étant prise entre la deuxième extrémité longitudinale 115 et le deuxième bord relevé latéral 109b, mesurée le long de l’axe d’allongement longitudinal Ai de la plaque 105. La première extrémité longitudinale 114 de la nervure 113 et la deuxième extrémité longitudinale 115 de la nervure 113 sont alignées selon une première direction D parallèle à l’axe d’allongement longitudinal Ai de la plaque 105.
Ces dispositions sont telles que le canal 111 est conformé en un U dont les branches du U sont parallèles aux bords relevés longitudinaux 108a, 108b de la plaque 105 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 deuxième distance D2 des deux bords longitudinaux 108a, 108b de la plaque 105, la deuxième distance D2 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 Ai de la plaque 105.
Selon une variante de réalisation, la nervure 113 est décalée d’une distance non-nulle par rapport à un plan médian P6 de la plaque 105, le plan médian P6 étant orthogonal au fond 106 et parallèle à l’axe d’allongement longitudinal Ai de la plaque 105, la distance étant mesurée entre la nervure 113, prise en son centre, et le plan médian P6 perpendiculairement à ce dernier.
Sur les figures 5 et 6, la nervure 113 comprend deux bords de nervure 141 qui s’étendent respectivement entre le fond 106 et un sommet 140 de la nervure 113. Le sommet 140 est la partie de la nervure 113 qui est ménagée à la plus grande distance du fond 106. Autrement dit, le sommet 140 de la nervure 113 est bordé longitudinalement par les bords de nervure 141. Le sommet 140 est agencé en un plateau ménagé dans un plan parallèle au plan de fond P5.
La nervure 113 est avantageusement d’une conformation sinueuse. Autrement dit, la nervure 113 est globalement d’une forme sinusoïdale. On comprend qu’une première arête 142 qui sépare le sommet 140 de l’un quelconque des bords de nervure 141 a une forme sinueuse dans un plan parallèle au plan de fond P5 et contenant le sommet 140. On comprend aussi qu’une deuxième arête 143 qui sépare le fond 106 de l’un quelconque des bords de nervure 141 a une forme sinueuse dans un plan parallèle au plan de fond P5 et contenant le fond 106.
La première arête 142 et la deuxième arête 143 ne sont pas rectilignes. La première arête 142 et la deuxième arête 143 d’un même bord de nervure 141 sont superposables l’une à l’autre. Il en découle que chacun des bords de nervure 141 est formé d’une alternance de bosses et de creux. Autrement dit, chacun des bords de nervure 141 a la forme d’une tôle ondulée. Autrement dit encore, chacun des bords de nervure 141 comprend une succession en alternance de portions convexes 144 et de portions concaves 145, tel que visible sur la figure 5.
Plus particulièrement sur la figure 6, dans un plan transversal P7 qui est orthogonal au plan de fond P5 et à l’axe d’allongement longitudinal Ai de la plaque 105, chacun des bords de nervure 141 forme avec le plan de fond P5 un cinquième angle s qui est compris entre 90° et 160°. Autrement dit, la nervure 113 présente un profil trapézoïdal dans le plan transversal P7.
Une largeur de nervure X, prise entre les deux bords de nervure 141 et parallèlement au plan de fond P5, est constante de l’une à l’autre des extrémités longitudinales 114, 115 de la nervure 113.
En se reportant à nouveau sur les figures 3, 4 et 5, 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 canal 111. Ces protubérances 112 forment des obstacles à l’encontre d’un écoulement laminaire du fluide réfrigérant 4 ou du liquide caloporteur 6 dans le canal 111. De préférence, les protubérances 112 présentent en coupe dans le plan transversal P7 un profil tronconique.
Sur les figures 3 et 5, les protubérances 112 sont organisées en une pluralité de rangées rectilignes 124a de protubérances 112, les rangées rectilignes 124a étant ménagées le long d’une deuxième direction D’ qui est parallèle à l’axe d’allongement latéral A2 de la plaque 105. Les rangées rectilignes 124a successives traversent alternativement une portion convexe 144 ou une portion concave 145 de la rainure 113. Un caractère rectiligne d’une rangée rectiligne 124a de protubérances 112 vient du fait que rangée rectiligne 124a de protubérances 112 est orthogonale à l’axe d’allongement longitudinal Ai de la plaque 105.
Les protubérances 112 sont aussi organisées en une pluralité de rangées obliques 124b de protubérances 112, les rangées obliques 124b étant ménagées le long d’une troisième direction D” qui forme avec la deuxième direction D’ un sixième angle cp, le sixième angle cp étant l’angle aigu formé entre les deux directions D’, D”, qui est de l’ordre de 90°, aux tolérances de fabrication près. Les rangées obliques 124b successives traversent alternativement une portion convexe 144 ou une portion concave 145 de la rainure 113. Un caractère oblique d’une rangée oblique 124a de protubérances 112 vient du fait que rangée oblique 124b de protubérances 112 est inclinée d’un angle non-nul par rapport à l’axe d’allongement longitudinal Ai de la plaque 105.
On note qu’un premier écart El pris entre une cime 146 d’une portion convexe 144 de la nervure 113 et une protubérance 112 latéralement la plus proche de la cime 146 est compris entre 200 % et 300 % d’un deuxième écart E2 pris entre un creux 147 d’une portion concave 145 de la nervure 113 et une protubérance 112 latéralement la plus proche du creux 147. Autrement dit, la cime 146 d’une portion convexe 144 de la nervure 113 est plus éloignée de la protubérance 112 latéralement la plus proche de la cime 146 que ne le sont le creux 147 d’une portion concave 145 de la nervure 113 et la protubérance 112 latéralement la plus proche du creux 147.
La plaque 105 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 105, 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 toute la largeur de la plaque, évitant ainsi les zones de moindre échange, par exemple le long de la nervure 113 ou le long des rebords relevés longitudinaux 108a, 108b, 208a, 208b.
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

REVEMPlÆATlOMS
1. Plaque (105) constitutive d’un échangeur de chaleur (11) et destinée à délimiter au moins un canal (111) de circulation d’un fluide, la plaque (105) s’étendant principalement le long d’un axe d’allongement longitudinal (Ai), la plaque (105) comprenant au moins un fond (106), au moins un premier bord relevé latéral (109a) qui s’inscrit dans un premier plan (Pi) sécant avec l’axe d’allongement longitudinal (Ai) et au moins deux ouvertures (110) configurées pour que le fluide respectivement entre et sorte du canal (111), le fond (106) étant pourvu d’une nervure (113) qui s’étend longitudinalement à partir du premier bord relevé latéral (109a), la nervure (113) étant interposée entre les deux ouvertures (110), caractérisée en ce que la nervure (113) est d’une conformation sinueuse.
2. Plaque (105) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la nervure (113) comprend deux extrémités longitudinales (114, 115), dont une première extrémité longitudinale (114) qui est en contact avec le premier bord relevé latéral (109a) et une deuxième extrémité longitudinale (109b) qui est ménagée à une distance non-nulle d’un deuxième bord relevé latéral (109b).
3. Plaque (105) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première extrémité longitudinale (114) de la nervure (113) et la deuxième extrémité longitudinale (115) de la nervure (113) sont alignées selon une première direction (D) parallèle à un axe d’allongement longitudinal (Ai) de la plaque (105).
4. Plaque (105) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la nervure (113) comporte un sommet (140) qui est interposé entre deux bords de nervure (141).
5. Plaque (105) selon la revendication 4, caractérisée en ce que l’un quelconque au moins des bords de nervure (141) comprend une succession en alternance de portions convexes (144) et de portions concaves (145).
6. Plaque (105) selon l’une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce qu’une largeur de nervure (X), prise entre les deux bords de nervure (141) et parallèlement à un plan de fond (P5) dans lequel s’inscrit le fond (106), est constante de l’une à l’autre des extrémités longitudinales (114, 115) de la nervure
(113)·
7. Plaque (105) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fond (106) de la plaque (105) est pourvu d’une pluralité de protubérances (112).
8. Plaque (105) selon les revendications 5 et 7, caractérisée en ce qu’un premier écart (El) pris entre une cime (146) d’une portion convexe (144) de la nervure (113) et une protubérance (112) latéralement la plus proche de la cime (146) est compris entre 200 % et 300 % d’un deuxième écart (E2) pris entre un creux (147) d’une portion concave (145) de la nervure (113) et une protubérance (112) latéralement la plus proche du creux (147).
9. Plaque (105) selon l’une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que les protubérances (112) sont organisées en une pluralité de rangées rectilignes (124a) de protubérances (112), les rangées rectilignes (124a) de protubérances (112) étant ménagées le long d’une deuxième direction (D’) qui est parallèle à l’axe d’allongement latéral (Ai) de la plaque (105).
10. Echangeur de chaleur (11) comprenant au moins une plaque (105) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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