FR2955928A1 - Echangeur de chaleur - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un échangeur thermique (1) entre un premier fluide (HP) et un second fluide (BP), comportant une pluralité de modules thermiques (15, 15a, 15b, 15c) constitués respectivement d'une plaque supérieure (17) et d'une plaque inférieure (19) assemblées en définissant entre elles, une première cavité intérieure (21) formant un premier canal de circulation pour le premier fluide (HP) et au moins un espace de circulation (33) défini entre deux modules thermiques (15, 15a, 15b, 15c) consécutifs. L'espace de circulation (33) comprend des ailettes (35), dites deuxièmes ailettes (35), de longueur (L_IFBP) comprises entre 50 mm et 130 mm.

Description

Échangeur de chaleur

L'invention concerne un échangeur de chaleur notamment pour véhicule automobile, tel qu'un échangeur de chaleur interne disposé dans un circuit de 5 climatisation.

On connaît aujourd'hui des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles constitués par un faisceau de tubes disposés parallèlement sur une ou plusieurs rangées, les tubes étant destinés à la circulation d'un fluide 10 caloporteur à travers l'échangeur de chaleur.

On connaît encore des échangeurs de chaleur comprenant une pluralité de plaques superposées configurées pour définir des canaux de circulation d'un fluide caloporteur pour l'échange thermique entre le fluide caloporteur et un 15 milieu environnant.

Cependant de tels échangeurs de chaleur doivent être définis, d'un point de vue dimensionnel, afin de présenter une efficacité thermique optimale, tout en limitant les pertes de charges. L'invention a donc pour objectif de définir les plages dimensionnelles d'un tel échangeur de chaleur dans lequel les performances, l'efficacité thermique et les pertes de charges sont optimisées.

25 À cet effet, l'invention a pour objet un échangeur thermique entre un premier fluide et un second fluide, comportant une pluralité de modules thermiques constitués respectivement d'une plaque supérieure et d'une plaque inférieure assemblées en définissant entre elles une première cavité intérieure formant un premier canal de circulation pour le premier fluide et au moins un espace de 30 circulation défini entre deux modules thermiques consécutifs formant un 20 deuxième canal de circulation pour le second fluide. Plus particulièrement, l'espace de circulation comprend des ailettes, dites deuxièmes ailettes, de longueur comprises entre 50 mm et 130 mm.

Avantageusement, les deuxièmes ailettes ont une hauteur comprise entre 2.0 mm et 4.8 mm. Par ailleurs, les deuxièmes ailettes ont un pas compris entre 1.3 mm et 1.8 mm, préférentiellement 1.4 mm.

En complément ou alternativement, la première cavité intérieure comprend des ailettes, dites premières ailettes, de longueur comprises entre 50 mm et 130 mm. Préférentiellement, les premières ailettes ont une hauteur comprise entre 1.0 mm et 1.5 mm. De plus, les premières ailettes ont un pas compris entre 0.9 mm et 1.5 mm, préférentiellement 1.0 mm.

Avantageusement, les premières ailettes et/ou les deuxièmes ailettes ont une largeur comprises entre 45.0 mm et 70.0 mm.

De façon additionnelle, selon la présente invention, la plaque supérieure et/ou la plaque inférieure de chaque module d'échange thermique a une épaisseur 20 comprise entre 0.5 mm et 1.5 mm, préférentiellement 1.0 mm.

Selon une variante de réalisation, la pluralité de modules thermiques est disposée à l'intérieur d'un boîtier. Dans ce cas, avantageusement, le boîtier a une épaisseur comprise entre 1.0 mm et 2.0 mm, préférentiellement 1.5 mm. 25 La présente invention sera mieux comprise, d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, données en tant qu'exemples non limitatifs, qui 30 pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l'exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquels : • la figure 1 est une vue partiellement éclatée d'un échangeur de chaleur selon la présente invention, • la figure 2 est une vue en coupe selon une direction longitudinale (plan A-A de la figure 1) de l'échangeur de chaleur selon la présente invention, • les figures 3a et 3b représentent des plaques formant un module d'échange thermique de l'échangeur de chaleur selon la présente invention, 10 • la figure 4 est une vue de coté d'une variante de réalisation d'un boîtier de l'échangeur de chaleur selon la présente invention, • la figure 5 est une coupe selon une direction transversale (plan similaire au plan B-B de la figure 1) d'une variante de réalisation de l'échangeur de chaleur selon la présente invention, et 15 • les figures 6 à 9 sont des graphiques montrant l'évolution de l'efficacité thermique et/ou des pertes de charges de l'échangeur de chaleur selon la présente invention en fonction des paramètres dimensionnels des ailettes.

20 Dans les figures 1 à 4, les éléments identiques portent les mêmes références. Sauf indications contraires, ils possèdent les mêmes spécificités et ne seront donc pas détaillés de nouveau.

La figure 1 présente un échangeur de chaleur 1, notamment pour un circuit de 25 climatisation d'un véhicule automobile, apte à assurer un échange thermique entre un premier fluide, destiné à être réchauffé ou refroidi, et un second fluide, destiné à absorber ou céder de la chaleur avec le premier fluide.

Dans le mode de réalisation décrit, le premier fluide HP est un fluide à haute 30 pression et haute température destiné à être refroidi par le second fluide et le second fluide BP est un fluide à basse pression et basse température destiné à absorber la chaleur du premier fluide HP. Toutefois, la présente invention couvre également tous types de fluides utilisés en tant que premier fluide et second fluide.

Les figures 1 et 2 présentent un premier mode de réalisation. Sur ces figures, l'échangeur de chaleur 1 comporte un boîtier 3 comportant un corps de boîtier 3a et un couvercle 3b, destiné à être fixé au corps de boîtier 3a. À cet effet, le corps de boîtier 3a présente une pluralité de pattes d'accrochage 5 resserrées sur le couvercle 3b une fois l'échangeur de chaleur 1 assemblé. La pluralité de pattes d'accrochage 5 déborde d'un bord circonférentiel du corps de boîtier 3a.

Par ailleurs, selon une variante de réalisation non représentée, le corps de boîtier 3a et le couvercle 3b peuvent être assemblé par brasage, soudage, ... Le corps de boîtier 3a est obtenu, par exemple, selon un procédé d'emboutissage. Alternativement, le corps de boîtier 3a est obtenu par extrusion, moulage, ...

20 Avantageusement, les pattes d'accrochage 5, le bord circonférentiel et le fond du corps de boîtier 3a sont solidaires et forment une unité, en ce sens qu'ils sont réalisés à partir d'un même feuillard. Le volume délimité par le bord circonférentiel et le fond délimitent un espace qui reçoit des modules d'échange thermique 15 empilés à plat dans cet espace. 25 De plus, le boîtier 3 présente des orifices d'introduction pour le premier fluide HP et le second fluide BP, et des orifices d'évacuation pour le premier HP et le second BP fluides. A l'opposé des pattes d'accrochage 5 par rapport au bord circonférentiel, le corps de boîtier 3a est fermé par un fond au travers duquel 30 passe un premier orifice d'entrée 7 pour le premier fluide HP et un premier15 orifice de sortie 9 pour le second fluide BP. De même, le couvercle 3b comporte également un deuxième orifice d'entrée 11 pour le second fluide BP et un deuxième orifice de sortie 13 pour le premier fluide HP.

Le premier orifice d'entrée 7 et le deuxième orifice de sortie 13 du premier fluide HP sont reliés de façon étanche à un circuit de climatisation (non représenté) assurant l'alimentation du premier fluide HP dans l'échangeur de chaleur 1. De même, le deuxième orifice d'entrée 11 et premier orifice de sortie 9 du second fluide BP sont reliés de façon étanche au circuit de climatisation (non représenté) assurant l'alimentation du second fluide BP dans l'échangeur de chaleur 1.

Le boîtier 3, et plus particulièrement le corps de boîtier 3a, loge une pluralité de modules d'échange thermique 15 sensiblement identiques superposés dans le 15 boîtier 3 et fixés dans le boîtier 3, par exemple par brasage.

En se référant à l'exemple de la figure 2, trois modules d'échange thermique 15 sont assemblés dans le boîtier 3, à savoir : un module d'échange thermique inférieur 15a, disposé au fond du 20 boîtier 3, un module d'échange thermique supérieur 15b, disposé sur le dessus à proximité du couvercle 3b, et un module d'échange thermique intermédiaire 15c, disposé entre le module d'échange thermique inférieur 15a et le module d'échange 25 thermique supérieur 15b.

Bien entendu, on peut disposer plusieurs modules d'échange thermique intermédiaires 15c entre le module d'échange thermique inférieur 15a et le module d'échange thermique supérieur 15b. 30 Chaque module d'échange thermique 15 est composé d'une plaque supérieure 17 et d'une plaque inférieure 19 assemblées entre elles. La plaque supérieure 17 et la plaque inférieure 19 sont représentées plus en détail sur la figure 3.

La plaque supérieure 17 et la plaque inférieure 19 sont, par exemple, des plaques métalliques de forme générale sensiblement parallélépipédique qui présentent une faible épaisseur, notamment comprise entre 0.5 et 1.5 mm.

La plaque supérieure 17 et la plaque inférieure 19 comprennent donc, respectivement, deux petits cotés 39 et deux grands cotés 40 disposés en alternance le long d'un contour 23 de la plaque supérieure 17 et la plaque inférieure 19.

A des angles du petit côté 39 et du grand côté 40 de la plaque supérieure 17 et 15 de la plaque inférieure 19, est présente une excroissance 42 qui s'étend dans le même plan que la plaque supérieure 17 et la plaque inférieure 19.

La plaque supérieure 17, respectivement la plaque inférieure 19, comporte deux excroissances 42 présentant un contour arrondi et comprenant des 20 première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b agencées à chaque extrémité. Avantageusement, les première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b sont disposées dans la diagonale de la plaque supérieure 17, respectivement la plaque inférieure 19.

25 Le premier mode de réalisation présente un échangeur de chaleur 1 disposant d'un circuitage du premier fluide HP et du second fluide BP selon une unique direction afin de définir une circulation en 'l'. Alternativement, le circuitage du premier fluide HP et du second fluide BP peut se faire selon deux directions distinctes afin de définir une circulation en 'U'. 30 A côté de l'excroissance 42 et sur le reste du petit côté 39, le contour de la plaque supérieure 17, respectivement la plaque inférieure 19, est incliné en direction de la deuxième portion de raccordement 27b, respectivement la première portion de raccordement 27a, placée à l'opposé. Cela constitue une encoche dont la fonction est de distribuer le fluide dans les espaces entre les modules d'échange thermique 15. Quand le module d'échange thermique inférieur 15a, le module d'échange thermique supérieur 15b et le module d'échange thermique intermédiaire 15c sont logés dans le corps de boîtier 3a, les contours inclinés délimitent, avec la paroi interne du corps de boîtier 3a et le couvercle 3b, une chambre d'admission dédiée à un des fluides, en particulier le second fluide BP. L'existence du contour incliné permet de dégager un volume suffisant pour que le deuxième orifice d'entrée 11 ne soit pas obstrué par le module d'échange thermique supérieur 15b.

La plaque supérieure 17 et la plaque inférieure 19 sont assemblées en définissant entre elle une première cavité intérieure 21, telles que présentées sur la figure 2.

A cet effet, le contour 23 de la plaque supérieure 17 et le contour 23 de la plaque inférieure 19 peuvent être surélevés par rapport à une surface extérieure 31 de la plaque supérieure 17, respectivement la plaque inférieure 19. Les contours 23 de la plaque supérieure 17 et de la plaque inférieure 19 sont alors accolés de manière à définir la première cavité intérieure 21.

Selon une alternative de réalisation non représentée, seul une des deux plaques (inférieure ou supérieure) d'un même module d'échange thermique 15 peut comporter un contour surélevé, permettant ainsi de délimiter la première cavité intérieure 21.

La première cavité intérieure 21 forme un premier canal de circulation d'un des fluides, en particulier le premier fluide HP.

Dans l'exemple présenté à aux figures 1 et 2 avec trois modules d'échange thermique 15, l'échangeur de chaleur 1 comporte donc trois premiers canaux de circulation. Préférentiellement, les premiers canaux de circulation, ainsi formés, sont parallèles entre eux, et présentent, par exemple, une hauteur comprise entre 1 mm et 1.5 mm.

Des premières ailettes 25 peuvent être disposées dans les premières cavités 10 intérieures 21 pour améliorer l'échange thermique entre le premier fluide HP circulant dans les premiers canaux et le second fluide BP.

A titre d'exemple, les premières ailettes 25 prennent la forme d'une plaque métallique ondulée. Les premières ailettes 25 peuvent être obtenues par 15 différents procédés tels que l'emboutissage, l'extrusion, le roulage, ...

Pour plus de lisibilité, les premières ailettes 25 ne sont pas représentées sur la coupe A-A de la figure 2.

20 En outre, l'échangeur de chaleur 1 est assemblé par l'intermédiaire de portions de jonction 27 sur le boîtier 3 et des première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b sur les modules d'échange thermique 15. Les première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b permettent d'assembler les modules d'échange thermique 15 entre eux en coopérant avec 25 des première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b adjacentes associées d'un module d'échange thermique 15 voisin. Les portions de jonction 27 permettent d'assembler les modules d'échange thermique 15 avec le boîtier 3. 30 Plus précisément, le fond du corps de boîtier 3a en contact avec le module inférieur 15a présente au moins une portion de jonction 27. De même, le couvercle 3b en contact avec le module d'échange thermique supérieur 15b présente également au moins une portion de jonction 27. Enfin, chaque module d'échange thermique 15 présente au moins la première portion de raccordement 27a, respectivement la deuxième portion de raccordement 27b. Plus précisément, chaque plaque supérieure 17 et chaque plaque inférieure 19 comporte au moins les première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b respectivement placée à chaque extrémité de la plaque supérieure 17, respectivement la plaque inférieure 19, au niveau de l'excroissance 42 présente sur le petit côté 39 de la plaque supérieure 17, respectivement la plaque inférieure 19.

Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, le fond du corps de boîtier 3a et le couvercle 3b comportent respectivement une portion de jonction 27. Les portions de jonction 27 coopèrent respectivement avec le premier orifice d'entrée 7 du premier fluide HP et le deuxième orifice de sortie 13 du premier fluide HP.

La plaque supérieure 17 et la plaque inférieure 19 comportent, quant à elles, la 20 première portion de raccordement 27a et la deuxième portion de raccordement 27b.

Comme on le constate sur les figures 1 et 2, les premières portions de raccordement 27a des modules d'échange thermique 15 sont alignées entre 25 elles et avec la portion de jonction 27 du corps de boîtier 3a. De même, les deuxièmes portions de raccordement 27b des modules d'échange thermique 15 sont alignées entre elles et avec la portion de jonction 27 du couvercle 3b.

Ainsi, 30 - la portion de jonction 27 du corps de boîtier 3a coopère avec la première portion de raccordement 27a associée de la plaque inférieure 19 du module d'échange thermique inférieur 15a, les première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b de la plaque supérieure 17 du module d'échange thermique inférieur 15a coopèrent avec les première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b associées de la plaque inférieure 19 du module d'échange thermique intermédiaire 15c, les première et deuxième portions de raccordement 27a et 27.b de la plaque supérieure 17 du module d'échange thermique intermédiaire 15c coopèrent avec les portions de raccordement 27a et 27b associées de la plaque inférieure 19 du module d'échange thermique supérieur 15b, et la deuxième portion de raccordement 27b de la plaque supérieure 17 du module d'échange thermique supérieur 15b coopère avec la portion de jonction 27 associée du couvercle 3b.

En outre, les première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b des modules d'échange thermique 15 présentent donc des orifices ou trous pour le passage du premier fluide HP. Ainsi, les premières portions de raccordement 27a communiquent entre elles et avec le première orifice d'entrée 7 du premier fluide HP. On définit ainsi un canal d'entrée du premier fluide HP.

25 De façon similaire, les secondes portions de raccordement 27b communiquent entre elles et avec le deuxième orifice de sortie 13 du premier fluide HP. On définit ainsi un canal de sortie du premier fluide HP.

Bien entendu, les portions de jonction 27, les première et deuxième portions de 30 raccordement 27a et 27b coopèrent entre elles, par brasage par exemple, de20 façon étanche afin d'interdire toute fuite.

En outre, pour favoriser la circulation du premier fluide HP dans les premiers canaux avant son évacuation, les premières portions de raccordement 27a et les seconde portions de raccordement 27b de la plaque supérieure 17, respectivement la plaque inférieure 19, peuvent être disposés de part et d'autre de la plaque supérieures 17, respectivement la plaque inférieures 19, sur une diagonale commune de la plaque concernée, représentée en pointillés sur la figure 3. D'autres circuitages, non représentés, sont, bien évidemment, envisageables dans le cadre de la présente invention.

De plus, afin d'améliorer la circulation du premier fluide HP, on peut également prévoir que les première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b forment des creux sur les surfaces internes 29 en vis-à-vis de la plaque supérieure 17 et de la plaque inférieure 19.

Par ailleurs, dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, la portion de jonction 27 du corps de boîtier 3a forme un bossage vers l'intérieur de la surface du corps de boîtier 3a en vis-à-vis avec le module d'échange thermique inférieur 15a. De même, la portion de jonction 27 du couvercle 3b forme un bossage vers l'intérieur de la surface du couvercle 3b en vis-à-vis avec le module d'échange thermique supérieur 15b. Et, les portions de raccordement 27a et 27b des modules d'échange thermique 15 forment des bossages sur les surfaces extérieures 31 des plaques supérieures 17 et des plaques inférieures 19.

Les bossages formés s'étendent respectivement vers les portions de jonction 27 et les première et deuxième portions de raccordement 27a ou 27b adjacentes associées.30 Ainsi, lorsque les modules d'échange thermique 15 sont assemblés dans le boîtier 3, les bossages des portions de jonction 27, et des première et deuxième portions de raccordement 27a et 27b permettent de définir des espaces de circulation 33 entre un ou plusieurs modules d'échange thermique 15c consécutifs et entre le module d'échange thermique inférieur 15a, respectivement le module d'échange thermique supérieur 15b, et le fond du corps de boîtier 3a, respectivement le couvercle 3b.

Les espaces de circulation 33 ainsi délimités forment des seconds canaux de 10 circulation du second fluide BP. Préférentiellement, les seconds canaux de circulation sont parallèles entre eux avec une hauteur pouvant être comprise entre 2 mm et 4.8 mm. Dans cet exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, l'échangeur de chaleur 1 présente quatre seconds canaux de circulation.

15 Les seconds canaux de circulation sont donc situés au-dessus et au-dessous des premiers canaux de circulation pour optimiser l'échange thermique entre le premier fluide HP et le second fluide BP.

Ainsi, avec un nombre réduit de modules d'échange thermique 15, au nombre 20 de trois selon l'exemple présenté, on obtient plusieurs premiers et seconds canaux de circulation, ici trois premiers canaux de circulation et quatre seconds canaux de circulation. On limite ainsi les coûts de production et l'encombrement de l'échangeur de chaleur 1.

25 De plus, on peut prévoir en outre des deuxièmes ailettes 35, agencées dans les espaces circulation 33 pour augmenter la surface d'échange thermique et la performance thermique. Les deuxièmes ailettes 35 peuvent être obtenues par différents procédés tels que l'emboutissage, l'extrusion, le roulage, ... 30 Pour plus de lisibilité, les deuxièmes ailettes 35 ne sont pas représentées sur la coupe A-A de la figure 2.

De plus, les seconds canaux de circulation sont également parallèles aux premiers canaux de circulation de sorte que le premier fluide HP et le second fluide BP circulent selon deux directions parallèles. De façon particulièrement avantageuse, quelle que soit le circuitage du premier fluide HP et du second fluide BP, le premier fluide HP circule toujours dans une direction parallèle et opposée à la direction de circulation du second fluide BP.

Dans l'échangeur de chaleur 1 illustré aux figures 1 et 2, le deuxième orifice d'entrée 11 du second fluide BP étant au niveau de deuxième orifice de sortie 13 du premier fluide HP et le premier orifice de sortie 9 du second fluide BP étant au niveau du premier orifice d'entrée 7 du premier fluide HP, le premier fluide HP et le second fluide BP circulent à contre-courant. La circulation à contre-courant permet de réduire les écarts de température en sortie de l'échangeur de chaleur 1 et ainsi d'optimiser encore les performances de l'échangeur de chaleur 1.

Bien entendu, la circulation du premier fluide HP et du second fluide BP peut se 20 faire dans le même sens, pour une circulation à co-courant.

Afin d'améliorer le maintien des différents modules d'échange thermique 15, on peut prévoir des portions de maintien supplémentaires 37, présentées sur les figures 1 et 3, sur les plaques supérieures 17 et les plaques inférieures 19. 25 Par exemple, les portions de maintien supplémentaires 37 sont disposées à côté des premières portions de raccordement 27a et/ou des deuxièmes portions de raccordement 27b avec les mêmes caractéristiques de creux sur les surfaces internes 29 et de bossages sur les surfaces extérieures 31 des 30 plaques supérieures 17 et des plaques inférieures 19 et avec une taille plus 13 réduite par rapport aux premières et deuxièmes portions de raccordement 27a et 27b.

Les portions de maintien supplémentaires 37 présentent une fonction 5 supplémentaire en ce qu'elles interdisent tous déplacements des deuxièmes ailettes 35 présentes dans les espaces de circulation 33.

On améliore ainsi les performances d'échange thermique en gardant une forme relativement simple des plaques supérieures 17 et des plaques inférieures 19 10 formant les modules d'échange thermique 15.

Selon un second mode de réalisation alternatif représentée sur la figure 4, l'échangeur de chaleur 1 diffère du premier mode de réalisation précédemment décrit par le fait que le boîtier 3 est réalisé sous la forme de deux demi-boîtiers 15 3' et 3".

Selon ce second mode de réalisation, chaque demi-boîtier 3' et 3" respectivement en contact avec les modules d'échange thermique inférieur 15a et les modules d'échange thermique supérieur 15b, comporte une portion de 20 jonction 27. Les modules d'échange thermique 15 restent identiques par rapport au premier mode de réalisation précédemment décrit.

Concernant le procédé d'assemblage, les deux demi-boîtiers 3' et 3" sont fixés, par exemple par brasage, au niveau d'une jonction 41 entre les deux demi-25 boîtiers 3' et 3" pour garantir l'étanchéité du boîtier 3.

Enfin, un tel échangeur de chaleur 1 convient particulièrement à une utilisation au sein d'une boucle de climatisation pour véhicule automobile comprenant un condenseur ou refroidisseur de gaz, un organe de détente, un évaporateur et 30 un compresseur parcourus dans cet ordre par un fluide réfrigérant. La boucle de climatisation comprend une branche haute pression, débutant en sortie de compresseur et se terminant en entrée de l'organe de détente, et une branche basse pression, débutant en sortie de l'organe de détente et se terminant en entrée du compresseur. Dans ce cas, l'échangeur de chaleur 1 selon l'invention est utilisé en tant qu'échangeur de chaleur interne, c'est-à-dire un échangeur de chaleur traversé par le fluide réfrigérant à haute pression et haute température, circulant dans les premiers canaux, et traversé par le même fluide réfrigérant à basse pression et basse température, circulant dans les seconds canaux.

La figure 5 est une coupe selon une direction transversale, selon un plan similaire au plan B-B de la figure 1, d'un échangeur de chaleur 1 selon la présente invention. Selon la figure 5, l'échangeur de chaleur 1 ne comporte pas de boîtier 3 logent une pluralité de modules d'échange thermique 15.

Selon l'alternative de réalisation de la figure 5, l'échangeur de chaleur 1 comporte quatre modules d'échange thermique 15 superposés. Selon cette variante, les premières cavités intérieures 21 et les espaces de circulation 33 sont constitués par des zones interstitielles entre des plaques supérieures 17 et des plaques inférieures 19 consécutives. A cet effet, les plaques supérieures 17 et les plaques inférieures 19 comportent des renfoncements orientés vers les premières cavités intérieures 21 afin de définir les espaces de circulation 33.

Selon les diverses formes de réalisation, l'échangeur de chaleur 1 dispose de différentes grandeurs dimensionnelles qui vont être maintenant détaillées. 25 Selon la présente invention, l'échangeur de chaleur 1 a une hauteur H_,Hx définie comme étant la distance entre la plaque inférieure 19 du module d'échange thermique inférieur 15a et la plaque supérieure 17 du module d'échange thermique supérieur 15b. De plus, l'échangeur de chaleur 1 a une 30 largeur W_,HX définie comme étant la largeur de la plaque inférieure 19 ou de la plaque supérieure 17 des modules d'échange thermique supérieur 15a, 15b ou 15c.

Les premières ailettes 25 disposées dans les premières cavités intérieures 21 pour la circulation du premier fluide HP sont de hauteur H ,FHP définie étant la distance entre la plaque inférieure 19 et la plaque supérieure 17 du module d'échange thermique 15a, 15b ou 15c, pris au niveau de la première cavité intérieure 21. Les premières ailettes 25 ont une largeur W ,FHP définie comme étant la largeur d'extension des premières ailettes 25 dans la première cavité 10 intérieure 21. Enfin, dans le cas où les premières ailettes 25 sont faites à partir d'une plaque métallique ondulée, elles disposent d'un pas P_HP définie comme étant la demi-distance entre deux crêtes successives des ondulations formant les premières ailettes 25.

15 De même, les deuxièmes ailettes 35 disposées dans les espaces de circulation 33 pour la circulation du second fluide BP sont de hauteur H ,FBP définie étant la distance entre la plaque inférieure 19 et la plaque supérieure 17 de deux modules d'échange thermique 15a, 15b ou 15c successifs, pris au niveau de l'espace de circulation 33. Les deuxièmes ailettes 35 ont une largeur W ,FBP 20 définie comme étant la largeur d'extension des deuxièmes ailettes 35 dans l'espace de circulation 33. Enfin, dans le cas où les deuxièmes ailettes 35 sont faites à partir d'une plaque métallique ondulée, elles disposent d'un pas P_BP définie comme étant la demi-distance entre deux crêtes successives des ondulations formant les deuxièmes ailettes 35. 25 De façon préférentielle, les premières ailettes 25 et les deuxièmes ailettes 35 sont faites à partir d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. De manière particulièrement avantageuse, les premières ailettes 25 et deuxièmes ailettes 35 ont une épaisseur comprise entre 0.07 mm et 0.15 mm, préférentiellement 30 0.10 mm.

Avantageusement, la largeur W ,FHP des premières ailettes 25 et la largeur W ,FBP des deuxièmes ailettes 35 sont comprises entre 45.0 mm et 70.0 mm. On a alors les relations suivantes : 45.0 mm<_W,FBP<_70.0mm 45.0 mm <_ W ,FHP <_ 70.0 mm

Par ailleurs, la hauteur H_,FHP des premières ailettes 25 est comprise entre 1.0 mm et 1.5 mm et la hauteur H_,FBP des deuxièmes ailettes 35 est comprise entre 10 2.0 mm et 4.8 mm. On a alors les relations suivantes : 2.0 mm5H_IFBP<_4.8mm 1.0 mm<_H,FHP<_1.5mm

De plus, le pas P_,FHP des premières ailettes 25 est compris entre 0.9 mm et 1.5 15 mm, préférentiellement 1.0 mm, et le pas P_,FBP des deuxièmes ailettes 35 est compris entre 1.3 mm et 1.8 mm, préférentiellement 1.4 mm. On a alors les relations suivantes : 1.3 mm<_P,FBP<_1.8mm 0.9 mm<_P,FHP<_1.5mm De telles dimensions permettent de favoriser l'échange thermique entre le premier fluide HP et le second fluide BP, tout en limitant les pertes de charges.

De plus, avantageusement, la plaque supérieure 17 et la plaque inférieure 19 25 de chaque module d'échange thermique 15 ont une épaisseur comprise entre 0.5 mm et 1.5 mm, préférentiellement 1.0 mm.

Si l'échangeur de chaleur 1 comporte un boîtier 3, afin de favoriser la résistance de l'échangeur de chaleur 1, le corps de boîtier 3a et le couvercle 3b, ou les 30 deux demi-boîtiers 3' et 3", ont une épaisseur comprise entre 1.0 mm et 2.0 20 mm, préférentiellement 1.5 mm.

On se réfère dorénavant aux figures 6 à 9 qui représentent des graphiques montrant l'évolution de l'efficacité thermique et/ou des pertes de charges de l'échangeur de chaleur 1 en fonction des paramètres dimensionnels des ailettes.

Plus particulièrement, la figure 6 présente l'évolution de l'efficacité thermique de l'échangeur de chaleur 1 en fonction d'une longueur L_IFHp des premières 10 ailettes 25 et/ou d'une longueur L_IFBp des deuxièmes ailettes 35.

Comme le montre la figure 6, l'efficacité thermique de l'échangeur de chaleur 1 est fixée entre 35% et 62% afin de répondre aux exigences liés à l'emploi de divers fluides réfrigérants, notamment les fluides réfrigérants sous-critiques tels 15 que les fluides réfrigérants connus sous l'appellation R134A ou 1234yf.

Ainsi, il apparait que l'efficacité thermique optimale est obtenue pour une longueur L_IFHp des premières ailettes 25 et/ou une longueur L_IFBP des deuxièmes ailettes 35 comprises entre 50 mm et 130 mm. 20 Notamment, une telle efficacité thermique de l'échangeur de chaleur 1 est obtenue dans un agencement d'échangeur de chaleur 1 dans lequel : • la largeur W_IFHP des premières ailettes 25 et la largeur W_IFBp des deuxièmes ailettes 35 sensiblement égale à 55 mm, 25 • la hauteur H_IFHP des premières ailettes 25 sensiblement égale à 1.2 mm, • la hauteur H_IFBP des deuxièmes ailettes 35 sensiblement égale à 3.6 mm, • le pas P_IFHp des premières ailettes 25 sensiblement égal à 1.0 mm, et • le pas P_IFBp des deuxièmes ailettes 35 sensiblement égal à 1.4 mm. 18 30 Selon un exemple particulier de réalisation, le nombre de modules d'échange thermique 15 de l'échangeur de chaleur 1 est égal à sept.

La figure 7 présente l'évolution de l'efficacité thermique, représentée en trait continu, et présente l'évolution de la perte de charges, représentée en pointillés, de l'échangeur de chaleur 1 en fonction du pas P_IFBP des deuxièmes ailettes 35.

Comme le montre la figure 7, l'efficacité thermique de l'échangeur de chaleur 1 est fixée entre 55% et 62% afin de répondre aux exigences accrues liés à l'emploi de certains fluides réfrigérants, notamment le fluide réfrigérant sous-critique connu sous l'appellation 1234yf. De même, la perte de charges maximale de l'échangeur de chaleur 1 est établie à 100%.

Ainsi, il apparait que l'efficacité thermique optimale, pour une perte de charge ne dépassant pas 100%, est obtenue pour un pas P_IFBP des deuxièmes ailettes 35 comprise entre 1.3 mm et 1.8 mm.

Notamment, une telle efficacité thermique de l'échangeur de chaleur 1 est 20 obtenue dans un agencement d'échangeur de chaleur 1 dans le quel : • la longueur L_IFHP des premières ailettes 25 et/ou la longueur L_IFBP des deuxièmes ailettes 35 essentiellement égale à 130 mm, • la largeur W IFHP des premieres ailettes 25 et la largeur W_IFBP des deuxièmes ailettes 35 sensiblement égale à 55 mm, 25 • la hauteur H_ IFHP des premières ailettes 25 sensiblement égale à 1.2 mm, • la hauteur H_IFBP des deuxièmes ailettes 35 sensiblement égale à 3.6 mm, et • le pas P_IFHP des premières ailettes 25 sensiblement égal à 1.0 mm. 30 Selon un exemple particulier de réalisation, le nombre de modules d'échange thermique 15 de l'échangeur de chaleur 1 est égal à sept.

La figure 8 présente l'évolution de l'efficacité thermique, représentée en trait continu, et présente l'évolution de la perte de charges, représentée en pointillés, de l'échangeur de chaleur 1 en fonction de la hauteur H ,FBp des deuxièmes ailettes 35.

Comme le montre la figure 8, l'efficacité thermique de l'échangeur de chaleur 1 est fixée entre 55% et 62% afin de répondre aux exigences accrues liés à l'emploi de certains fluides réfrigérants, notamment le fluide réfrigérant sous-critique connu sous l'appellation 1234yf. De même, la perte de charges maximale de l'échangeur de chaleur 1 est établie à 100%.

Ainsi, il apparait que l'efficacité thermique optimale, pour une perte de charge 15 ne dépassant pas 100%, est obtenue pour une hauteur H ,FBP des deuxièmes ailettes 35 comprise entre 2.0 mm et 4.8 mm.

Notamment, une telle efficacité thermique de l'échangeur de chaleur 1 est obtenue dans un agencement d'échangeur de chaleur 1 dans le quel : 20 • la longueur L_,FHp des premières ailettes 25 et/ou la longueur L_,FBp des deuxièmes ailettes 35 essentiellement égale à 130 mm, • la largeur W_IFHp des premières ailettes 25 et la largeur W_,FBp des deuxièmes ailettes 35 sensiblement égale à 55 mm, • la hauteur H_,FHp des premières ailettes 25 sensiblement égale à 1.2 mm, 25 et • le pas P_,FHp des premières ailettes 25 sensiblement égal à 1.0 mm.

Selon un exemple particulier de réalisation, le nombre de modules d'échange thermique 15 de l'échangeur de chaleur 1 est égal à sept. 30 Enfin, la figure 9 présente l'évolution de l'efficacité thermique, représentée en trait continu, et présente l'évolution de la perte de charges, représentée en pointillés, de l'échangeur de chaleur 1 en fonction de la largeur W ,FBP des deuxièmes ailettes 35.

Comme le montre la figure 9, l'efficacité thermique de l'échangeur de chaleur 1 est fixée entre 60% et 62% afin de répondre aux exigences accrues liés à l'emploi de certains fluides réfrigérants, notamment le fluide réfrigérant sous-critique connu sous l'appellation 1234yf. De même, la perte de charges maximale de l'échangeur de chaleur 1 est établie à 100%.

Ainsi, il apparait que l'efficacité thermique optimale, pour une perte de charge ne dépassant pas 100%, est obtenue pour une largeur W_,FBP des deuxièmes ailettes 35 comprise entre 45 mm et 70 mm.

Notamment, une telle efficacité thermique de l'échangeur de chaleur 1 est obtenue dans un agencement d'échangeur de chaleur 1 dans le quel : • la longueur L_,FHP des premières ailettes 25 et/ou la longueur L_,FBP des deuxièmes ailettes 35 essentiellement égale à 130 mm, • la hauteur H_,FHP des premières ailettes 25 sensiblement égale à 1.2 mm, • la hauteur H_,FBP des deuxièmes ailettes 35 sensiblement égale à 3.6 mm • le pas P_,FHP des premières ailettes 25 sensiblement égal à 1.0 mm, et • le pas P_,FBP des deuxièmes ailettes 35 sensiblement égal à 1.4 mm. Selon un exemple particulier de réalisation, le nombre de modules d'échange thermique 15 de l'échangeur de chaleur 1 est égal à sept.

On remarque enfin que diverses mises en oeuvre peuvent être réalisées selon 30 les principes de l'invention. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples25 sont donnés à titre d'illustration de l'objet de l'invention. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention, notamment toutes combinaisons des plages de valeurs détaillées.

Claims (10)

1. Revendications1. Échangeur thermique (1) entre un premier fluide (HP) et un second fluide (BP), comportant une pluralité de modules thermiques (15, 15a, 15b, 15c) constitués respectivement d'une plaque supérieure (17) et d'une plaque inférieure (19) assemblées en définissant entre elles, une première cavité intérieure (21) formant un premier canal de circulation pour le premier fluide (HP) et au moins un espace de circulation (33) défini entre deux modules thermiques (15, 15a, 15b, 15c) consécutifs, caractérisé en ce que l'espace de circulation (33) comprend des ailettes (35), dites deuxièmes ailettes (35), de longueur (L_,FBP) comprises entre 50 mm et 130 mm.
2. 2. Échangeur thermique (1) selon la revendication 1, dans lequel les deuxièmes ailettes (35) ont une hauteur (H_,FBP) comprise entre 2.0 mm et 4.8 mm.
3. 3. Échangeur thermique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les deuxièmes ailettes (35) ont un pas (PJFBp) compris entre 1.3 mm et 1.8 mm, préférentiellement 1.4 mm.
4. 4. Échangeur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première cavité intérieure (21) comprend des ailettes (25), dites premières ailettes (25), de longueur (L_IFHp) comprises entre 50 mm et 130 mm.
5. 5. Échangeur thermique (1) selon la revendication 4, dans lequel les premières ailettes (25) ont une hauteur (H_,FBP) comprise entre 1.0 mm et 1.5 mm. 2330
6. 6. Échangeur thermique (1) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les premières ailettes (25) ont un pas (P_,FHP) compris entre 0.9 mm et 1.5 mm, préférentiellement 1.0 mm.
7. 7. Echangeur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les premières ailettes (25) et/ou les deuxièmes ailettes (35) ont une largeur (W_,FHP, W IFBP) comprises entre 45.0 mm et 70.0 mm.
8. 8. Echangeur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la plaque supérieure (17) et/ou la plaque inférieure (19) de chaque module d'échange thermique (15) a une épaisseur comprise entre 0.5 mm et 1.5 mm, préférentiellement 1.0 mm.
9. 9. Échangeur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans 15 lequel la pluralité de modules thermiques (15, 15a, 15b, 15c) est disposée à l'intérieur d'un boîtier (3, 3a, 3b, 3', 3").
10. 10. Échangeur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (3, 3a, 3b, 3', 3") a une épaisseur comprise entre 1.0 mm et 20 2.0 mm, préférentiellement 1.5 mm.