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WO2014095575A1 - Élement d'echange thermique, et echangeur thermique correspondant - Google Patents

Élement d'echange thermique, et echangeur thermique correspondant Download PDF

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WO2014095575A1
WO2014095575A1 PCT/EP2013/076402 EP2013076402W WO2014095575A1 WO 2014095575 A1 WO2014095575 A1 WO 2014095575A1 EP 2013076402 W EP2013076402 W EP 2013076402W WO 2014095575 A1 WO2014095575 A1 WO 2014095575A1
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WO
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plates
heat exchange
exchange element
fin
channels
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2013/076402
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English (en)
Inventor
Aurélie Bellenfant
Philippe Doucet
Jean Christophe Prevost
Fabienne TOURNEUX
Lionel ROBILLON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication of WO2014095575A1 publication Critical patent/WO2014095575A1/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger between at least a first fluid and a second fluid, for example used in the automotive field and more particularly to a heat exchanger comprising a plurality of channels for the circulation of the first fluid.
  • the invention relates in particular to a heat exchange element of a heat exchanger.
  • a heat exchanger has the function of ensuring a heat exchange between a first fluid circulating inside a plurality of channels and an external fluid passing through the heat exchanger.
  • the external fluid may be a gaseous flow such as air intended to be blown into the passenger compartment of the vehicle.
  • the heat exchange allows to refresh the air blown.
  • the channels conventionally open into collectors whose particular function is to allow fluid communication between all the channels or part of this plurality of channels.
  • the heat exchanger is connected to the remainder of a fluid circulation circuit, for example an air conditioning circuit for a motor vehicle.
  • a fluid circulation circuit for example an air conditioning circuit for a motor vehicle.
  • the circulation of the fluid inside the circuit is provided by a compressor driven directly by the engine of the motor vehicle.
  • the first fluid may be a refrigerant.
  • the thermal storage material may be a frigory storage material.
  • it can take the form of a solid material, liquid, or phase change known under the acronym PCM for English "Phase Change Material”.
  • the coolant cools both the air passing through the heat exchanger and the thermal storage material.
  • the thermal storage material restores the cold (more precisely frigories) to the air passing through the heat exchanger when the engine is shut down.
  • the bundle of the heat exchanger comprises a plurality of heat exchange elements, which can also be called tubes, formed of at least a first plate and a second plate also called cooling plates, and a separating plate interposed between the first and second refrigerant plates.
  • the first and second refrigerant plates respectively have at least one circulation channel of a first fluid and at least one reservoir of the thermal storage material.
  • the separating plate has a plurality of orifices for communicating the channel or channels of circulation of the first plate respectively with a channel of the second plate, or to put in communication the tanks of the two plates.
  • the assembly of the two refrigerant plates and the separator plate increases the thickness of the tube relative to a conventional evaporator, especially about 20% which increases the pressure drop on the air.
  • the traffic channels may exhibit oscillations and both Refrigerant plates can be arranged in opposition, so that the oscillations of the channels of the two plates are in opposition of phase.
  • the filling of the storage material can be achieved by means of at least one orifice supplying a central tank and a plurality of additional holes, for example oblong, are arranged on the separating plate in overlap with lateral tanks of the two. refrigerant plates so that the filling of the central tank ensures the filling of the lateral tanks of the two plates.
  • each heat exchange element has covering areas of the tanks to the right of which the partition plate comprises oblong holes. Such a constraint consequently prevents the refrigerant hydraulic section necessary to increase the thermal performance of the exchanger to be increased.
  • the heat exchange elements are respectively formed by the assembly of a pair of plates.
  • Each plate respectively comprising at least one circulation channel of the first fluid and at least one reservoir of a thermal storage material for a heat exchange between the first fluid and the thermal storage material.
  • the plates respectively have two external circulation channels of the first fluid and an intermediate reservoir of a thermal storage material arranged between the two circulation channels.
  • the channels and tanks are for example made by stamping and extend substantially rectilinear manner.
  • such a heat exchanger may not achieve a certain level of performance required by car manufacturers.
  • one of the known solutions of the prior art proposes to have the excrescences on the channels for the circulation of the first fluid.
  • the invention therefore aims to provide a heat exchanger with improved performance at least partially overcomes the disadvantages of the prior art.
  • the subject of the invention is a heat exchange element comprising at least two assembled plates, said plates respectively having at least one circulation channel of the first fluid and at least one reservoir of a thermal storage material, characterized in that the heat exchange element further comprises at least one inner fin arranged between said two plates.
  • the presence of the internal fin between the two plates provides a mechanical strength to the two plates on either side of the inner fin to reduce the thickness of the plates forming the heat exchange element.
  • This fin promotes the freezing of the thermal storage material in the reservoirs of the plates.
  • the arrangement of the inner fin between the two plates forming the heat exchanger thus improves the performance of the heat exchanger.
  • Said heat exchange element may further comprise one or more of the following characteristics, taken separately or in combination:
  • said at least one fin is soldered to the two plates on either side of the fin; said plates respectively have two circulation channels of the first fluid and an intermediate reservoir of a thermal storage material arranged between the two circulation channels;
  • said at least one fin has two external portions arranged respectively opposite the circulation channels of the two plates and a central portion arranged opposite the reservoirs;
  • said at least one fin is substantially corrugated
  • said outer and central portions of said at least one fin are substantially corrugated and said at least one fin comprises substantially flat portions of separation between said corrugated portions;
  • said heat exchange element has sealing junction zones between, on the one hand, two circulation channels facing the two plates and, on the other hand, two tanks opposite the two plates;
  • the channels for the circulation of the first fluid and the tanks for receiving the thermal storage material of said plates are made by stamping.
  • the invention also relates to a heat exchanger between at least first and second fluids, comprising a beam provided with at least one heat exchange element as defined above.
  • said exchanger is used as an evaporator in an air conditioning circuit.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to the invention
  • FIG. 2 is a partially exploded view of the heat exchanger of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of an interlayer of the heat exchanger of FIG. 1;
  • FIG. 4a is an exploded perspective view of a heat exchange element of the heat exchanger of FIG. 1; ,
  • FIG. 4b is a partially assembled view of the heat exchange element of FIG. 4a
  • FIG. 5 is a perspective view of an internal fin of the heat exchange element of FIGS. 4a and 4b.
  • FIG. 6 is a sectional view of the heat exchange element of Figures 4a and 4b.
  • FIG. 1 is a schematic view of a heat exchanger according to the invention.
  • This heat exchanger can be used in particular as an evaporator of an air conditioning circuit of a motor vehicle.
  • the heat exchanger 1 allows a heat exchange between a first fluid, such as a heat transfer fluid, and a second fluid, such as a gas flow such as an air flow passing through the heat exchanger 1, as shown schematically. by the arrow A in Figure 1.
  • the heat exchanger 1 allows a circulation of the heat transfer fluid in one or more passes.
  • the circulation of the heat transfer fluid is in six passes: PI, P2, P3, P4, P5, P6.
  • the direction of circulation of the heat transfer fluid is shown schematically by arrows.
  • other circulation of the coolant can be provided, for example a circulation in four passes.
  • the heat exchanger 1 has a generally parallelepipedal shape.
  • the heat exchanger 1 comprises a bundle of heat exchange elements 3, the latter being intended to contain on the one hand a heat transfer fluid and on the other hand a thermal storage material.
  • the heat transfer fluid may be a refrigerant, for example RI 34a.
  • the thermal storage material may be a frigory storage material.
  • it can take the form of a solid material, liquid, or phase change known under the acronym PCM for English "Phase Change Material”.
  • the bundle comprises a successive stack of aligned heat exchange elements 3, such as heat exchange tubes 3.
  • This beam also has, according to the illustrated embodiment, two closure plates 5 at its longitudinal ends on either side of the heat exchange tubes 3. At least one closure plate 5 has orifices 7 opening into the tubes 9 for the supply of heat transfer fluid and the discharge of the heat transfer fluid.
  • only one of the closing plates 5 comprises an inlet pipe and an outlet pipe 9.
  • the exchanger 1 may further comprise heat exchange pads 21 (see Figure 3), arranged in each case between two heat exchange tubes 3 adjacent.
  • a spacer 21 is each placed in the space left free between two heat exchange tubes 3.
  • the function of the spacer 21 is to increase the heat exchange surface between a thermal storage material, a fluid coolant contained in the heat exchange tubes 3 and a gas flow, such as the air flow A outside through the heat exchanger 1.
  • the spacers 21 may be formed from a metal strip, for example alloy aluminum.
  • the heat exchange tubes 3 and the spacers 21 may be brazed together.
  • the spacers 21 have for example a generally undulating form.
  • a spacer 21 comprises a predefined number of planar walls 23.
  • the planar walls 23 are substantially rectangular. These flat walls 23 are substantially parallel and are connected in pairs by folds 25.
  • the folds 25 are substantially rounded and the flat walls 23 are connected in pairs by folds 25 so as to form alternating corrugations.
  • the spacers 21 may be attached to the exchange tubes 3 by their respective folds, for example by brazing.
  • the flat walls 23 comprise a plurality of louvers 27 substantially inclined relative to the general plane P defined by the flat walls 23.
  • the louvers 27 can be made by cutting and folding the metal material of the insert 21.
  • the louvers 27 therefore define openings at a given opening angle, through which the gas flow passes, which increases the heat exchange surface.
  • the louvers 27 create disturbances of the air flow A through the heat exchanger 1, thus promoting heat exchange.
  • the louvers 27 of the same group may be substantially identical.
  • louvers 27 can extend over the entire height of the plane wall 23.
  • the heat exchange tube 3 comprises a pair of plates 29.
  • junction flanges 30 formed on the end portions of the plates 29.
  • the junction flanges 30 are preferably made of material. by stamping so that they respectively form a ring projecting out of the plane of the plate and delimiting a hole 35.
  • the first and the second plates 29 are in this example substantially rectangular.
  • the first and second plates 29 may be stamped plates.
  • the two stamped plates 29 can be made from metal plates.
  • the two plates 29 respectively comprise at least one channel 31 for the coolant and a tank 33 of the thermal storage material.
  • the reservoir 33 is separate from the channel 31 for circulating the coolant.
  • the plates 29 may respectively present a substantially flat zone 34 between the edges of a heat transfer fluid circulation channel 31 and the edges of a reservoir 33.
  • the plates 29 respectively comprise two channels 31 for the coolant and an intermediate reservoir 33 arranged between the two channels 31.
  • the channels 31 are for example made by stamping. According to the illustrated example, the channels 31 extend substantially rectilinearly.
  • the channels 31 may be substantially identical.
  • the intermediate tank 33 may have dimensions identical to those of the two channels 31. Similar to the channels 31, the reservoir 33 may extend substantially rectilinearly.
  • the reservoir 33 is arranged in contact with at least one channel 31 for a heat exchange between the storage material and the coolant.
  • the plates 29 have respectively at least two inlet and outlet ports 35 for the coolant.
  • a plate 29 has four orifices 35 at the ends of the channels 31. These orifices 35 have, for example, a substantially ovoid shape.
  • the plates 29 furthermore comprise orifices 37, two in the illustrated example, for filling the tank 33 with thermal storage material.
  • an inner fin 39 Between the first and second plates 29 is interposed an inner fin 39.
  • This inner fin 39 may be brazed to the plates 29.
  • the inner fin 39 may have corrugations. In this case, the peaks of the corrugations can be brazed respectively to the plates 29.
  • the inner fin 39 must therefore be dimensioned in height so that each peak can be soldered on the plates 29 between which it is arranged. As for example, the thickness of the fin 39 is between 50 and 100 ⁇ .
  • a heat exchange tube 3 is thus made in this embodiment by the juxtaposition of two plates 29 and a fin 39 interposed.
  • the fin 39 has at least a first portion 41 facing a channel 31 for circulating the coolant and at least a second portion 43 vis-à-vis the reservoir 33.
  • the inner fin 39 has three portions: two first external portions 41 facing the channels 31 for circulating the coolant, separated by a second central portion 43 facing the reservoir 33.
  • the inner fin 39 may be corrugated, in this case the inner fin may have corrugations at these portions 41, 43 vis-à-vis the channels 31 or reservoirs 33 of the plates 29, and present substantially plane portions 45 between these fin portions 41, 43. These flat portions 45 are arranged substantially facing the plane zones 34 of the plates 29 when the heat exchange tube 3 is assembled.
  • the outer portions 41 of the inner fin 39 are substantially corrugated and that the central portion 43 is substantially flat.
  • the pitch of the corrugations can thus vary according to their location with respect to the tube portions. According to the embodiment described, the assembled heat exchange tube 3 thus has three distinct parts which are more clearly visible in FIG.
  • the heat exchange tube 3 may have connecting zones 47 between these three portions. These connecting zones 47 are formed by the plane zones 34 of the plates 29
  • first and second plates 29 affixed to each side of the inner fin 39, and assembled for example by soldering these three portions are sealed.
  • Such internal fin 39 provides a mechanical strength to the heat exchange tube 3.
  • the fin 39 for example brazed to the plates 29 on either side of the fin 39, provides a stiffness which prevents the deformation of the plates 29 when the heat exchange tube 3 is subjected to pressure.
  • an inner fin 39 made in one piece. According to a variant not shown, it is possible to provide a plurality of separate internal fins respectively interposed between external circulation channels 31, according to this example, and between the tanks 33 of thermal storage material.

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Abstract

L'invention concerne un élément d'échange thermique (3) comprenant au moins deux plaques (29) assemblées, lesdites plaques (29) présentant respectivement au moins un canal de circulation (31) du premier fluide et au moins un réservoir (33) d'un matériau de stockage thermique. Selon l'invention, l'élément d'échange thermique (3) comporte en outre au moins une ailette interne (39) agencée entre lesdites deux plaques (29). L'invention concerne également un échangeur thermique comprenant un faisceau pourvu d'au moins un tel élément d'échange thermique (3).

Description

Élément d'échange thermique, et échangeur thermique correspondant
L'invention a trait à un échangeur thermique entre au moins un premier fluide et un second fluide, par exemple utilisé dans le domaine automobile et plus particulièrement à un échangeur thermique comprenant une pluralité de canaux destinés à la circulation du premier fluide. L'invention concerne en particulier un élément d'échange thermique d'un échangeur thermique.
Un échangeur thermique a pour fonction d'assurer un échange thermique entre un premier fluide en circulation à l'intérieur d'une pluralité de canaux et un fluide extérieur traversant l'échangeur thermique. Dans le cas d'un système de climatisation de véhicule automobile, le fluide extérieur peut être un flux gazeux tel que de l'air destiné à être soufflé dans l'habitacle du véhicule. L'échange thermique permet de rafraîchir l'air soufflé.
Les canaux débouchent classiquement dans des collecteurs qui ont notamment pour fonction de permettre une communication de fluide entre tous les canaux ou partie de cette pluralité de canaux.
L'échangeur thermique est relié au reste d'un circuit de circulation de fluide, par exemple un circuit de climatisation pour véhicule automobile. La circulation du fluide à l'intérieur du circuit est assurée par un compresseur entraîné directement par le moteur du véhicule automobile.
Par conséquent, lorsque le moteur du véhicule est arrêté, la circulation du fluide dans le circuit n'a plus lieu, et l'échange thermique entre l'air et le premier fluide ne peut s'opérer. L'air soufflé dans l'habitacle du véhicule n'est alors plus rafraîchi. Cette situation est d'autant plus problématique que des systèmes d'économie de carburant récents prévoient l'arrêt automatique du moteur lorsque la voiture s'immobilise, privant fréquemment l'habitacle d'air rafraîchi. Il est connu de pourvoir un échangeur thermique de réservoirs de matériau de stockage thermique pour un échange thermique entre le premier fluide et le matériau de stockage thermique.
Le premier fluide peut être un fluide réfrigérant. Et, le matériau de stockage thermique peut être un matériau de stockage de frigories. En outre, il peut prendre la forme d'un matériau solide, liquide, ou à changement de phase connu sous le sigle PCM pour l'anglais « Phase Change Material ».
Ainsi, lorsque le moteur du véhicule est en marche, le fluide réfrigérant refroidit à la fois l'air traversant l'échangeur thermique et le matériau de stockage thermique. Le matériau de stockage thermique restitue le froid (plus précisément des frigories) à l'air traversant l'échangeur thermique, lorsque le moteur est coupé.
Selon une solution connue, le faisceau de l'échangeur thermique comprend une pluralité d'éléments d'échange thermique, pouvant être aussi qualifiés de tubes, formés d'au moins une première plaque et une deuxième plaque également appelées plaques réfrigérantes, et d'une plaque de séparation intercalée entre les première et deuxième plaques réfrigérantes.
Les première et deuxième plaques réfrigérantes présentent respectivement au moins un canal de circulation d'un premier fluide et au moins un réservoir du matériau de stockage thermique. La plaque de séparation présente quant à elle une pluralité d'orifices permettant de mettre en communication le ou les canaux de circulation de la première plaque respectivement avec un canal de la deuxième plaque, ou de mettre en communication les réservoirs des deux plaques.
Toutefois, l'assemblage des deux plaques réfrigérantes et de la plaque de séparation augmente l'épaisseur du tube par rapport à un évaporateur classique, notamment environ de 20% ce qui augmente la perte de charge sur l'air.
De plus, les canaux de circulation peuvent présenter des oscillations et les deux plaques réfrigérantes peuvent être agencées en opposition, de sorte que les oscillations des canaux des deux plaques sont en opposition de phase.
Un tel design entraîne une répartition de pression non homogène au sein du tube. Ceci impose une épaisseur matière importante pour les composants tels que la plaque de séparation.
En outre, le remplissage du matériau de stockage peut être réalisé à l'aide d'au moins un orifice alimentant un réservoir central et une pluralité de trous supplémentaires par exemple oblongs sont agencés sur la plaque de séparation en recouvrement avec des réservoirs latéraux des deux plaques réfrigérantes de sorte que le remplissage du réservoir central assure le remplissage des réservoirs latéraux des deux plaques.
Pour augmenter la performance de l'échangeur thermique, les sections hydrauliques réfrigérantes devraient être augmentées. Toutefois, du fait du remplissage en un point des réservoirs avec le matériau de stockage thermique, chaque élément d'échange thermique présente des zones de recouvrement des réservoirs au droit desquelles la plaque de séparation comprend des trous oblongs. Une telle contrainte empêche par conséquent d'augmenter la section hydraulique réfrigérante nécessaire à l'augmentation de la performance thermique de l'échangeur.
Selon une autre solution connue, les éléments d'échange thermique sont respectivement formés par l'assemblage d'une paire de plaques. Chaque plaque comportant respectivement au moins un canal de circulation du premier fluide et au moins un réservoir d'un matériau de stockage thermique pour un échange thermique entre le premier fluide et le matériau de stockage thermique. En particulier, il est connu que les plaques présentent respectivement deux canaux externes de circulation du premier fluide et un réservoir intermédiaire d'un matériau de stockage thermique agencé entre les deux canaux de circulation. Les canaux et les réservoirs sont par exemple réalisés par emboutissage et s'étendent de façon sensiblement rectilignes. Cependant, un tel échangeur thermique peut ne pas atteindre un certain niveau de performance requis par les constructeurs automobiles.
Pour répondre à une telle exigence, l'une des solutions connues de l'art antérieur propose de disposer des excroissances sur les canaux destinés à la circulation du premier fluide.
Toutefois cette solution peut ne pas être optimale en termes de performance. De plus, la localisation des trois compartiments, deux pour le premier fluide et un pour le matériau de stockage au centre associés à la hauteur d'emboutissage, empêche la réduction d'épaisseur matière au-delà d'une certaine valeur limitant ainsi les réductions de poids, d'encombrement et de coût.
L'invention a donc pour objectif de proposer un échangeur thermique avec une performance améliorée palliant au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur.
A cet effet, l'invention a pour objet un élément d'échange thermique comprenant au moins deux plaques assemblées, lesdites plaques présentant respectivement au moins un canal de circulation du premier fluide et au moins un réservoir d'un matériau de stockage thermique, caractérisé en ce que l'élément d'échange thermique comporte en outre au moins une ailette interne agencée entre lesdites deux plaques.
Ainsi, la présence de l'ailette interne entre les deux plaques assure une tenue mécanique aux deux plaques de part et d'autre de l'ailette interne permettant de diminuer les épaisseurs des plaques formant l'élément d'échange thermique.
Cette ailette favorise la congélation du matériau de stockage thermique dans les réservoirs des plaques. L'agencement de l'ailette interne entre les deux plaques formant l'échangeur thermique permet ainsi d'améliorer la performance de l'échangeur thermique. Ledit élément d'échange thermique peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
- ladite au moins une ailette est brasée aux deux plaques de part et d'autre de l'ailette ; - lesdites plaques présentent respectivement deux canaux de circulation du premier fluide et un réservoir intermédiaire d'un matériau de stockage thermique agencé entre les deux canaux de circulation ;
- ladite au moins une ailette présente deux portions externes agencées respectivement en vis-à-vis de canaux de circulation des deux plaques et une portion centrale agencée en vis-à-vis des réservoirs ;
- ladite au moins une ailette est sensiblement ondulée ;
- lesdites portions externes et centrale de ladite au moins une ailette sont sensiblement ondulées et ladite au moins une ailette comprend des portions de séparation sensiblement planes entre lesdites portions ondulées ; - ledit élément d'échange thermique présente des zones de jonction étanches entre d'une part deux canaux de circulation en vis-à-vis des deux plaques et d'autre part deux réservoirs en vis-à-vis des deux plaques ;
- les canaux destinés à la circulation du premier fluide et les réservoirs destinés à recevoir le matériau de stockage thermique desdites plaques sont réalisés par emboutissage.
L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique entre au moins des premier et second fluides, comportant un faisceau pourvu d'au moins un élément d'échange thermique tel que défini précédemment.
Selon un aspect de l'invention, ledit échangeur est utilisé comme évaporateur dans un circuit de climatisation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur thermique selon l'invention,
- la figure 2 est une vue partiellement éclatée de l'échangeur thermique de la figure 1 ,
- la figure 3 est une vue en perspective d'un intercalaire de l'échangeur thermique de la figure 1 , - la figure 4a est une vue en perspective éclatée d'un élément d'échange thermique de l'échangeur thermique de la figure 1 ,
- la figure 4b est une vue partiellement assemblée de l'élément d'échange thermique de la figure 4a,
- la figure 5 est une vue en perspective d'une ailette interne de l'élément d'échange thermique des figures 4a et 4b, et
- la figure 6 est une vue en coupe de l'élément d'échange thermique des figures 4a et 4b.
Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références.
La figure 1 est une vue schématique d'un échangeur thermique selon l'invention. Cet échangeur thermique peut être notamment utilisé en tant qu'évaporateur d'un circuit de climatisation d'un véhicule automobile. En fonctionnement, l'échangeur thermique 1 permet un échange thermique entre un premier fluide, tel qu'un fluide caloporteur, et un second fluide, tel qu'un flux gazeux comme un flux d'air traversant l'échangeur thermique 1 , comme schématisé par la flèche A sur la figure 1. L'échangeur thermique 1 permet une circulation du fluide caloporteur en une ou plusieurs passes. Selon l'exemple représenté sur la figure 1, la circulation du fluide caloporteur se fait en six passes : PI, P2, P3, P4, P5, P6. Le sens de circulation du fluide caloporteur est schématisé par des flèches. Bien entendu, d'autres circulation du fluide caloporteur peuvent être prévues, par exemple une circulation en quatre passes. Selon l'exemple illustré, l'échangeur thermique 1 présente une forme générale sensiblement parallélépipédique.
L'échangeur thermique 1 comprend un faisceau d'éléments d'échange thermique 3, ces derniers étant destinés à contenir d'une part un fluide caloporteur et d'autre part un matériau de stockage thermique. Le fluide caloporteur peut être un fluide réfrigérant, par exemple du RI 34a.
Le matériau de stockage thermique peut être un matériau de stockage de frigories. En outre, il peut prendre la forme d'un matériau solide, liquide, ou à changement de phase connu sous le sigle PCM pour l'anglais « Phase Change Material ».
Comme visible sur les figures 1 et 2, le faisceau comprend un empilement successif d'éléments d'échange thermique 3 disposés alignés, tels que des tubes d'échange thermique 3.
Ce faisceau présente en outre selon le mode de réalisation illustré deux plaques de fermeture 5 à ses extrémités longitudinales de part et d'autre des tubes d'échange thermique 3. Au moins une plaque de fermeture 5 présente des orifices 7 débouchant dans des tubulures 9 pour l'alimentation en fluide caloporteur et le refoulement du fluide caloporteur. Sur la figure 1, seule l'une des plaques de fermeture 5 comprend une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie 9.
L'échangeur 1 peut comprendre en outre des intercalaires d'échange thermique 21 (cf figure 3), disposés à chaque fois entre deux tubes d'échange thermique 3 adjacents. Ici, un intercalaire 21 est à chaque fois disposé dans l'espace laissé libre entre deux tubes d'échange thermique 3. L'intercalaire 21 a pour fonction d'augmenter la surface d'échange thermique entre un matériau de stockage thermique, un fluide caloporteur contenus dans les tubes d'échange thermique 3 et un flux gazeux, tel que le flux d'air A extérieur qui traverse l'échangeur thermique 1. Les intercalaires 21 peuvent être formés à partir d'un feuillard métallique, par exemple en alliage d'aluminium. Les tubes d'échange thermique 3 et les intercalaires 21 peuvent être brasés ensemble.
Les intercalaires 21 présentent par exemple une forme générale sensiblement ondulée. En référence aux figures 1 et 3, un intercalaire 21 comprend un nombre prédéfini de parois planes 23. Les parois planes 23 sont sensiblement rectangulaires. Ces parois planes 23 sont sensiblement parallèles et sont reliées deux à deux par des plis 25. Dans le cas d'un intercalaire 21 ondulé comme dans l'exemple illustré, les plis 25 sont sensiblement arrondis et les parois planes 23 sont reliées deux à deux par des plis 25 de manière à former des ondulations alternées.
Les intercalaires 21 peuvent être fixés aux tubes d'échange 3 par leurs plis 25 respectifs, par exemple par brasage.
En outre, les parois planes 23 comportent une pluralité de persiennes 27 sensiblement inclinées par rapport au plan général P défini par les parois planes 23. Les persiennes 27 peuvent être réalisées par découpe et pliage du matériau métallique de l'intercalaire 21. Les persiennes 27 définissent donc des ouvertures selon un angle d'ouverture donné, à travers lesquelles passe le flux gazeux, ce qui augmente la surface d'échange thermique. Les persiennes 27 créent des perturbations du flux d'air A traversant l'échangeur thermique 1, favorisant ainsi l'échange thermique. On peut prévoir deux groupes de persiennes 27 présentant une orientation respective. Les persiennes 27 d'un même groupe peuvent être sensiblement identiques.
De plus, ces persiennes 27 peuvent s'étendre sur toute la hauteur de la paroi plane 23.
En se référant aux figures 4a, 4b, le tube d'échange thermique 3 comprend une paire de plaques 29.
Les éléments ou tubes d'échange thermique 3 sont reliés les uns aux autres en communication de fluide par l'intermédiaire de brides de jonction 30 ménagées sur les parties d'extrémité des plaques 29. Les brides de jonction 30 sont issues de matière de préférence par emboutissage de sorte qu'elles forment respectivement un anneau faisant saillie hors du plan de la plaque et délimitant un orifîce35.
La première et la deuxième plaques 29 sont selon cet exemple sensiblement rectangulaires. La première et la deuxième plaques 29 peuvent être des plaques embouties. Les deux plaques embouties 29 peuvent être réalisées à partir de plaques métalliques. Les deux plaques 29 comportent respectivement au moins un canal 31 pour le fluide caloporteur et un réservoir 33 du matériau de stockage thermique. Le réservoir 33 est distinct du canal 31 de circulation du fluide caloporteur.
Les plaques 29 peuvent présenter respectivement une zone sensiblement plane 34 entre les bords d'un canal 31 de circulation de fluide caloporteur et les bords d'un réservoir 33. Selon le mode de réalisation décrit, les plaques 29 comportent respectivement deux canaux 31 pour le fluide caloporteur et un réservoir intermédiaire 33 agencé entre les deux canaux 31. Ainsi, lorsque du fluide caloporteur circule dans les deux canaux, ces deux parties de fluide sont séparées par le matériau de stockage thermique dans le réservoir 33.
Les canaux 31 sont par exemple réalisés par emboutissage. Selon l'exemple illustré, les canaux 31 s'étendent de façon sensiblement rectiligne.
Les canaux 31 peuvent être sensiblement identiques. Le réservoir 33 intermédiaire peut présenter des dimensions identiques à celles des deux canaux 31. De façon similaire aux canaux 31, le réservoir 33 peut s'étendre de façon sensiblement rectiligne.
Le réservoir 33 est agencé en contact avec au moins un canal 31 pour un échange thermique entre le matériau de stockage et le fluide caloporteur.
Les plaques 29 présentent respectivement au moins deux orifices 35 d'entrée et de sortie pour le fluide caloporteur. Dans l'exemple illustré, une plaque 29 comporte quatre orifices 35 aux extrémités des canaux 31. Ces orifices 35 présentent par exemple une forme sensiblement ovoïde.
Les plaques 29 comportent en outre respectivement des orifices 37, deux dans l'exemple illustré, permettant le remplissage en matériau de stockage thermique du réservoir 33.
Entre les première et deuxième plaques 29, est intercalée une ailette interne 39. Cette ailette interne 39 peut être brasée aux plaques 29. L'ailette interne 39 peut présenter des ondulations. Dans ce cas, les crêtes des ondulations peuvent être brasées respectivement aux plaques 29. L'ailette interne 39 doit donc être dimensionnée en hauteur pour que chaque crête puisse se braser sur les plaques 29 entre lesquelles elle est agencée. À titre d'exemple, l'épaisseur de l'ailette 39 est comprise entre 50 et 100 μιη.
Un tube d'échange thermique 3 est donc réalisé dans ce mode de réalisation par la juxtaposition de deux plaques 29 et d'une ailette 39 intercalée.
L'ailette 39 présente au moins une première portion 41 en vis-à-vis d'un canal 31 de circulation du fluide caloporteur et au moins une deuxième portion 43 en vis-à-vis du réservoir 33. Selon l'exemple illustré, l'ailette interne 39 présente trois portions : deux premières portions externes 41 en vis-à-vis des canaux 31 de circulation du fluide caloporteur, séparées par une deuxième portion centrale 43 en vis-à-vis du réservoir 33.
Comme dit précédemment l'ailette interne 39 peut être ondulée, dans ce cas l'ailette interne peut présenter des ondulations au niveau de ces portions 41 , 43 en vis-à- vis des canaux 31 ou des réservoirs 33 des plaques 29, et présenter des parties sensiblement planes 45 entre ces parties 41, 43 d'ailette. Ces parties planes 45 sont agencées sensiblement en regard des zones planes 34 des plaques 29 lorsque le tube d'échange thermique 3 est assemblé. Bien sûr d'autres variantes de réalisation de l'ailette interne 39 sont envisageables. Par exemple, on peut prévoir que les portions externes 41 de l'ailette interne 39 soient sensiblement ondulées et que la portion centrale 43 soit sensiblement plane. Le pas des ondulations peut ainsi varier selon leur localisation par rapport aux portions de tube. Selon le mode de réalisation décrit, le tube d'échange thermique 3 assemblé présente ainsi trois parties distinctes mieux visibles sur la figure 6 : deux parties extrêmes formées par les canaux de circulation 31 des plaques 29 et des premières portions 41 de l'intercalaire interne 39, et une partie centrale formée par les réservoirs 33 des plaques 29 et de la deuxième portion 43 de l'ailette interne 39 intercalée. La présence de l'ailette 39 entre les canaux 31 des plaques 29 et entre les réservoirs 33 de matériau de stockage thermique permet d'améliorer l'échange thermique entre le fluide caloporteur et le matériau de stockage thermique. Ceci favorise la congélation proche en proche du matériau de stockage thermique, par exemple un matériau à changement de phase dit PCM. La congélation complète du matériau PCM est donc favorisée. Le tube d'échange thermique 3 peut présenter des zones de liaison 47 entre ces trois portions. Ces zones de liaison 47 sont formées par les zones planes 34 des plaques 29
Une fois les première et deuxième plaques 29 apposées de part et d'autre de l'ailette interne 39, et assemblées par exemple par brasage ces trois portions sont séparées de façon étanche.
Une telle ailette interne 39 apporte une tenue mécanique au tube d'échange thermique 3. L'ailette 39, par exemple brasée aux plaques 29 de part et d'autre de l'ailette 39, apporte une raideur qui évite la déformation des plaques 29 lorsque le tube d'échange thermique 3 est soumis à une pression.
Ci-dessus on a décrit une ailette interne 39 réalisée d'une seule pièce. On pourrait prévoir selon une variante non représentée plusieurs ailettes internes distinctes respectivement intercalées entre des canaux de circulation 31 , externe selon cet exemple, et entre les réservoirs 33 de matériau de stockage thermique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Élément d'échange thermique (3) comprenant au moins deux plaques (29) assemblées, lesdites plaques (29) présentant respectivement au moins un canal (31) destiné à la circulation (31) d'un premier fluide et au moins un réservoir (33) destiné à contenir un matériau de stockage thermique,
caractérisé en ce que l'élément d'échange thermique (3) comporte en outre au moins une ailette interne (39) agencée entre lesdites deux plaques (29).
2. Élément d'échange thermique selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une ailette (39) est brasée aux deux plaques (29) de part et d'autre de l'ailette (39).
3. Élément d'échange thermique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites plaques (29) présentent respectivement deux canaux de circulation (31) du premier fluide et un réservoir (33) intermédiaire d'un matériau de stockage thermique agencé entre les deux canaux de circulation (31).
4. Élément d'échange thermique selon la revendication précédente, dans lequel ladite au moins une ailette (39) présente deux portions externes (41) agencées respectivement en vis-à-vis de canaux de circulation (31) des deux plaques (29) et une portion centrale (43) agencée en vis-à-vis des réservoirs (33).
5. Élément d'échange thermique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une ailette (39) est sensiblement ondulée.
6. Élément d'échange thermique selon les revendications 5 et 6, dans lequel lesdites portions externes (41) et centrale (43) de ladite au moins une ailette (39) sont sensiblement ondulées et ladite au moins une ailette (39) comprend des portions de séparation sensiblement planes (45) entre lesdites portions ondulées (41, 43).
7. Élément d'échange thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant des zones de liaison (47) étanches entre d'une part deux canaux de circulation (31) en vis-à-vis des deux plaques (29) et d'autre part deux réservoirs (33) en vis-à-vis des deux plaques (29).
8. Élément d'échange thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les canaux (31) destinés à la circulation du premier fluide et les réservoirs (33) destinés à recevoir le matériau de stockage thermique desdites plaques (29) sont réalisés par emboutissage.
9. Échangeur thermique (1) entre au moins des premier et second fluides, comportant un faisceau pourvu d'au moins un élément d'échange thermique (3) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Échangeur thermique selon la revendication précédente, utilisé comme évaporateur dans un circuit de climatisation.
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