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WO2024251684A1 - Dispositif de regulation thermique avec boitier comportant des perturbateurs de flux - Google Patents

Dispositif de regulation thermique avec boitier comportant des perturbateurs de flux Download PDF

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Publication number
WO2024251684A1
WO2024251684A1 PCT/EP2024/065246 EP2024065246W WO2024251684A1 WO 2024251684 A1 WO2024251684 A1 WO 2024251684A1 EP 2024065246 W EP2024065246 W EP 2024065246W WO 2024251684 A1 WO2024251684 A1 WO 2024251684A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
heat exchanger
flow
thermal regulation
regulation device
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/065246
Other languages
English (en)
Inventor
Gael DURBERCQ
Kamel Azzouz
Sebastien Garnier
Moussa Nacer-Bey
Amrid MAMMERI
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
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 SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of WO2024251684A1 publication Critical patent/WO2024251684A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F28D9/005—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 the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • 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
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    • F28D9/0006—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 plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel
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    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/005—Other auxiliary members within casings, e.g. internal filling means or sealing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2240/00—Spacing means

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal regulation devices, and more particularly to thermal regulation devices which are equipped with fluid flow disruptors.
  • thermal regulation devices can, for example, equip a vehicle. They are then arranged within this vehicle to allow the thermal regulation of a first fluid circulating in a first circuit, of a second fluid circulating in a second circuit separate from the first circuit, and of a third fluid traveling through a third circuit annexed to the first and second circuits.
  • the fluids can in particular be a refrigerant fluid circulating within an air conditioning loop of the vehicle or a coolant intended to regulate the temperature of a heat engine.
  • thermal regulation devices and thermodynamic circuits to which they are attached, fluids circulate by dissipating or absorbing calories.
  • the efficiency of thermal regulation devices and thermodynamic circuits is mainly determined by the heat exchanges between the fluids flowing through them. It is therefore sought to design thermal regulation devices in which the heat exchanges between the fluids circulating within them are optimized. To this end, it is known to equip thermal regulation devices with fluid flow disruptors, so as to increase the heat exchanges between the fluids.
  • a type of thermal control device used in the automotive field is a device comprising a subassembly centralizing different functions of the thermal control system which integrates pumps, distribution valves and possibly other components.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a thermal regulation device comprising a heat exchanger whose flow disruptors are configured to optimize the disruption of the circulation of fluids and consequently optimize the cooling performance of the device.
  • the main subject of the present invention is thus a thermal regulation device comprising a heat exchanger and a housing, the heat exchanger comprising a first circuit intended to be traversed by a refrigerant fluid and a second circuit intended to be traversed by a heat transfer liquid, the heat exchanger being housed in the housing leaving a space arranged between said heat exchanger and said housing, the space delimiting a third circuit intended to be traversed by a heat transfer liquid, the thermal regulation device being characterized in that the housing comprises a plurality of flow disruptors which extend at least partly in the space.
  • the housing comprises four walls and a bottom connected to the four walls, the space extending at least partly between these four walls of the housing and the heat exchanger, the plurality of flow disruptors being distributed over at least one of said walls.
  • the flow disruptors are deformations of at least one wall constituting the housing housing the heat exchanger and which extend towards said heat exchanger in order to occupy a portion of the space delimiting the third circuit in which the heat transfer fluid circulates.
  • the space is delimited on the one hand by the walls forming the housing, from which the flow disruptors protrude, and on the other hand by the heat exchanger.
  • the plurality of flow disruptors is distributed over at least two of the four walls of the housing.
  • At least one flow disruptor of the plurality of flow disruptors delimits a cavity which extends in a thickness of the wall from which the flow disruptor originates, said cavity being open to an external environment of the housing.
  • the flow disruptors are made of the same material as the housing.
  • the housing and flow disruptors are made of synthetic material.
  • the flow disruptors are disruption projections extending from the wall and towards the heat exchanger.
  • the flow disruptors preferably extend perpendicular to the walls forming the housing in the direction of the heat exchanger.
  • At least one flow disruptor of the plurality of flow disruptors has a dimension measured between the wall from which the flow disruptor originates and a vertex of this flow disruptor, the dimension being between a width of the space measured perpendicular to a wall from which the flow disruptor originates and 10% of this width of the space.
  • the dimension is less than or equal to the distance between the housing wall and the heat exchanger at the flow disruptor.
  • the dimension is measured between the wall from which the flow disruptor projects and a plane passing through a vertex of the flow disruptor, the dimension being measured perpendicular to the plane in which the wall from which the flow disruptor projects is inscribed.
  • the width is measured between a plane in which the wall from which the flow disruptor protrudes is inscribed and a plane passing through a face of the heat exchanger arranged opposite said wall.
  • At least one flow disruptor of the plurality of flow disruptors extends in space, in a direction perpendicular to the wall from which the flow disruptor originates, along a dimension between lom and loomm.
  • at least one flow disruptor of the plurality of flow disruptors has a truncated cone or half-ball shape.
  • This truncated cone extends between a base and a summit, the base corresponds to the portion which joins the wall of the housing while the summit is the portion of the disruptor furthest from this plane, the summit forming a free end of the truncated cone arranged opposite the heat exchanger.
  • the heat exchanger comprises a single-piece stack of plates, the housing being closed by an end plate of the heat exchanger constituting the stack of plates.
  • the terminal plate comprises a first orifice of the first circuit and a second orifice of the first circuit, as well as a first mouth of the third circuit opening into the space.
  • the first orifice and the second orifice are configured for the passage of a refrigerant constituting a first cooling means. It is then understood that the first circuit, internal to the heat exchanger, extends from the first orifice which can be considered as an inlet orifice for the refrigerant, to the second orifice which can be considered as an outlet orifice for the refrigerant.
  • the first mouth is configured for the entry of the heat transfer fluid into the space delimited between the heat exchanger and the walls forming the housing. It is understood that the first mouth is a heat transfer fluid inlet mouth.
  • a second mouth is configured for the outlet of the heat transfer fluid present in the third circuit and is constituted by an inlet of a heat transfer fluid inlet manifold arranged in the heat exchanger. It is understood that the second mouth is a heat transfer fluid outlet mouth.
  • the first mouth is arranged in an ear of the end plate, the ear closing a lateral bulge of the housing.
  • the thermal regulation device comprises a single-piece body comprising the housing.
  • the single-block body comprises a tank, in particular a degassing tank, said tank being configured to receive heat transfer liquid.
  • the single-piece body comprises a support arranged to carry at least one component with a fluidic function, in particular a plurality of components with a fluidic function.
  • the fluidic function component is selected from the following elements: a pump for pumping the heat transfer fluid, a valve for directing the refrigerant fluid or the heat transfer fluid, in particular a multi-way valve, a non-return valve for the refrigerant fluid or the heat transfer fluid, a throttle valve for the refrigerant fluid or the heat transfer fluid, a condensation exchanger, in particular a water condenser, a heating device with an electric heating resistance arranged to heat the heat transfer fluid, a desiccant bottle, a filter for filtering particles present in the refrigerant fluid or the heat transfer fluid, in particular a dielectric liquid.
  • FIG. 1 illustrates, in perspective, a thermal regulation device according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the heat exchanger plate assembly housed in the housing, the housing and the heat exchanger both belonging to the thermal control device of Fig. i;
  • FIG. 3 is a perspective view of the housing belonging to the thermal regulation device of Figure 1;
  • FIG. 4 is another perspective view of the housing belonging to the thermal regulation device of Figure 1.
  • the terms “longitudinal”, “transverse” and “vertical” refer to the orientation of a thermal regulation device 1 according to the invention.
  • a longitudinal direction L corresponds to a direction parallel to a main elongation axis of the thermal regulation device 1.
  • a transverse direction T corresponds to a direction parallel to a width of the thermal regulation device 1, perpendicular to the longitudinal direction L.
  • a vertical direction V corresponds to a direction perpendicular to the longitudinal L and transverse T directions.
  • FIG. 1 thus illustrates the thermal regulation device 1 according to the invention, this thermal regulation device 1 being intended to equip a motor vehicle.
  • the thermal regulation device i participates in the cooling of at least one element of the motor vehicle that it equips. It is for this purpose configured to carry out a heat exchange, in other words an exchange of calories, between a refrigerant fluid and another fluid, the exchange of calories being carried out by means of a heat exchanger 4 that it comprises.
  • This other fluid may for example be a heat transfer liquid such as glycolated water, a dielectric fluid or oil.
  • the thermal regulation device 1 extends mainly in a longitudinal direction L. It comprises a housing 2 in which the heat exchanger 4 is arranged, and comprises an expansion tank 6 and a support 8.
  • the support 8, the housing 2 and the expansion tank 6 form a single-piece body 10 of the thermal regulation device 1.
  • the expansion tank 6 is configured to receive heat transfer fluid 7.
  • the expansion tank 6 is closed by a cover 21.
  • the cover 21 comprises a first conduit 34 and a second conduit 36, configured to degas certain parts of the heat transfer fluid loop.
  • the support 8 is configured to carry at least one fluidic function component, in particular a plurality of fluidic function components that are not shown in the figures.
  • One of the fluidic function components is a pump configured to circulate the heat transfer fluid 7.
  • the support 8 also comprises a valve for directing the refrigerant fluid or the heat transfer fluid 7; this valve may for example be a multi-way valve.
  • a non-return valve is also provided on the support 8 for the refrigerant fluid or the heat transfer fluid 7 as well as a throttle valve.
  • the support 8 comprises a condensation exchanger, in particular a water condenser.
  • a heating device An electric heating resistor is also arranged on the support for heating the refrigerant or the heat transfer liquid 7.
  • a desiccant bottle and a filter for filtering particles present in the refrigerant or in the heat transfer liquid 7, in particular a dielectric fluid, are included by the support 8.
  • the single-block body 10 comprising on the one hand the housing 2 in which the heat exchanger 4 is housed and on the other hand the support 8 as well as the expansion tank 6, makes it possible to compact different functions and therefore has the advantage of saving space within the vehicle which it equips.
  • the housing 2 is closed by an end plate 12 of the heat exchanger 4 housed within the housing 2 and visible in Figure 2.
  • the end plate 12 is fixed to the housing 2 using screwing means 13.
  • the housing 2 is formed by four walls, a first wall 14a and a second wall 14b of which extend in the transverse T and longitudinal L directions, and a third wall 14c and a fourth wall iqd of which extend in the vertical V and transverse T directions.
  • first wall 14a and the second wall 14b extend perpendicular to the third wall 14c and the fourth wall 14b.
  • the first, second, third and fourth walls 14a, 14b, 14c and 14b are connected to each other by a bottom 16 of the housing 2.
  • the first wall 14a and the fourth wall 14b for example, comprise flow disruptors 15 as they will be described in more detail in relation to FIG. 3. Seen from the outside, these flow disruptors 15 are in the form of cavities 17 open to an external environment of the housing 2.
  • the terminal plate 12 comprises a connection block 18 comprising a first orifice 20a and a second orifice 20b configured for the passage of the refrigerant fluid intended to travel through a first circuit constituting a first cooling means. for one of the target components of the vehicle.
  • the first circuit therefore extends from the first orifice 20a to the second orifice 20b.
  • the first circuit is internal to the heat exchanger 4.
  • a second circuit internal to the heat exchanger 4 is traversed by the heat transfer liquid 7, and is extended by a third circuit 23 external to the heat exchanger 4, delimited by the space 30 referenced in figure 2, between the housing 2 and the heat exchanger 4-
  • the end plate 12 comprises a first mouth 22a configured to supply the third circuit 23 with heat transfer fluid 7.
  • the second and third circuits constitute a second cooling means for one of the target components of the vehicle. More precisely, the first mouth 22a is arranged in an ear 24 of the end plate 12. The ear 24 closes a lateral bulge 27 of the housing 2 as visible in FIGS. 3 and 4.
  • the heat transfer fluid 7 initially enters the space 30 forming the third circuit 23, between the housing 2 and the heat exchanger 4, through the first supply opening 22a.
  • the heat transfer fluid 7 circulates in the third circuit 23 until it exits the space 30 through an inlet of a heat transfer fluid inlet manifold 7 present in the heat exchanger 4. It is understood that the second circuit and the third circuit 23 are connected in series.
  • the heat transfer fluid 7 passes through the heating body of the heat exchanger 4 until it exits the heating body through an outlet 22b of a heat transfer fluid outlet collector present in the heat exchanger 4, this outlet 22b being arranged on an end plate 12b of the heat exchanger, this end plate 12b being arranged on the side opposite the end plate 12 on the heat exchanger 4.
  • This outlet 22b is connected in a sealed manner to a cooling circuit external to the housing 2 by a male tube arranged on the end plate 12b and inserted in a female pipe of a feed pump not shown.
  • the feed pump is external to the housing except at the level of its female pipe, which enters the housing 2 by being mounted in an access pipe (visible in figure 4) molded into the housing 2 on the bottom 16 of the housing 2.
  • FIG. 2 illustrates the heat exchanger 4 housed within the housing 2.
  • the heat exchanger 4 participates in the cooling of at least one element of the motor vehicle with which it is fitted. For this purpose, it is configured to carry out a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid 7.
  • the heat exchanger 4 extends mainly in a vertical direction V when it is stored in the housing 2. It comprises a plurality of plates 26 which all extend in the vertical V and longitudinal L directions. More particularly, the heat exchanger 4 is formed by a stack 28 of plates 26 which are superimposed on one another in a stacking direction E parallel to the transverse direction T.
  • Each plate 26 of the stack 28 has a substantially rectangular shape.
  • the stack 28 of plates 26 is covered by the end plate 12 which constitutes an end plate of the heat exchanger 4.
  • the end plate 12 has a generally rectangular shape. With the exception of the end plate 12 and a possible other end plate 12b arranged opposite it in the stacking direction E, all of the plates 26 constitute the heating body of the heat exchanger 4, that is to say a portion within which the heat exchanges between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid 7 take place.
  • the stack 28 of plates 26 is arranged in the housing 2 so as to leave a non-zero distance forming the space 30, between said housing 2 and at least one of the lateral faces 32a, 32b, 32c, 32b of the heat exchanger 4 as well as between the housing 2 and the plate terminal 12b through which the heat transfer liquid 7 enters the heat exchanger 4.
  • the space 30 is therefore crossed by the heat transfer liquid 7 constituting the third circuit 23.
  • the lateral face 32b is not shown because it is cut by the sectional view of figure 2.
  • the four walls of the housing 14a, 14b, 14c, 14b are connected by the bottom 16 of the housing 2.
  • the bottom 16 of the housing 2 also has a clearance 33 configured to house at least part of the access tubing of the housing 2 allowing the sealed connection of the second circuit to a supply pump external to the housing 2. This clearance allows this connection not to require too large a space between the bottom 16 of the housing 2 and the terminal plate 12b proximal to this bottom 16.
  • Flow disruptors 15 project from the four walls 14a, 14b, 14c, 14b of the housing 2 towards the heat exchanger 4 housed in said housing 2.
  • a flow disruptor 15 is here a truncated cone or a half-ball which is made of material with at least one of the four walls 14a, 14b, 14c, 14b of the housing 2. In the presence of several truncated cones, these are distributed according to a regular pattern.
  • the walls of the housing 14a, 14b, 14c, 14b also have smooth portions 36 interposed between these regular patterns comprising the flow disruptors 15.
  • the flow disruptors 15 extend in the space 30 in a direction perpendicular to the wall from which the disruptor originates in order to disturb the heat transfer fluid 7 circulating in said space 30.
  • the flow disruptor 15 extends in a dimension D of between 10 mm and 100 mm. This dimension D is defined by a measurement taken between the base arranged in one of the walls 14a, 14b, 14c, 14b of the housing 2 and the top 25 of the flow disruptor 15 which is perpendicularly arranged to one of the walls 32a, 32b, 32c, 32d. of the heat exchanger 4.
  • the dimension D is between a width Li of the space 30 measured perpendicular to one of the walls 14a, 14b, 14c, 14b from which the flow disruptor 15 originates and ten percent of this width Li.
  • the width Li is measured between a plane in which one of the walls 14a, 14b, 14c, 14b of the housing 2 from which the flow disruptor 15 originates is inscribed and a plane passing through a face 32a, 32b, 32c, 32d of the heat exchanger 4.
  • the flow disruptors 15 also participate in maintaining and centering the heat exchanger 4 in the housing 2.
  • the tops 25 of the flow disruptors 15 projecting from a wall 14a, 14b, 14c, 14b of the housing 2 by their base, are perpendicular to the stacking direction E in which the plates 26 of the stack 28 are stacked.
  • the truncated cone has a circular profile seen from above and a flat top.
  • the present invention thus proposes on the one hand
  • thermal regulation device 1 comprising a housing 2 on which flow disruptors 15 are arranged, the flow disruptors 15 being configured to optimize the disruption of the circulation of fluids within the heat exchanger 4, and on the other hand
  • thermal regulation device 1 comprising a single-block body 10 forming the housing 2 housing the heat exchanger 4, the support 8 with fluid composition elements and the expansion tank 6; this makes it possible to optimally manage the heat exchanges by centralizing different functions in a single single-block assembly.

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Abstract

Dispositif de régulation thermique (1) comprenant un échangeur thermique (4), et un boîtier (2), l'échangeur thermique (4) comprenant un premier circuit (37) destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant et un deuxième circuit (22) destiné à être parcouru par un liquide caloporteur (7), l'échangeur thermique (4) étant logé dans le boîtier (2) en laissant un espace (30) agencé entre ledit échangeur thermique (4) et ledit boîtier (2), l'espace (30) délimitant un troisième circuit (23) destiné à être parcouru par un liquide caloporteur (7), le dispositif de régulation thermique (1) étant caractérisé en ce que le boîtier (2) comprend une pluralité de perturbateurs de flux (15) qui s'étendent au moins en partie dans l'espace (30).

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L'INVENTION : DISPOSITIF DE REGULATION THERMIQUE AVEC BOITIER COMPORTANT DES PERTURBATEURS DE FLUX
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de régulation thermique, et plus particulièrement des dispositifs de régulation thermique qui sont équipés de perturbateurs d’écoulement de fluide.
Ces dispositifs de régulation thermique peuvent par exemple équiper un véhicule. Ils sont alors agencés au sein de ce véhicule pour permettre la régulation thermique d’un premier fluide circulant dans un premier circuit, d’un deuxième fluide circulant dans un deuxième circuit distinct du premier circuit, et d’un troisième fluide parcourant un troisième circuit annexe aux premier et deuxième circuits. Les fluides peuvent notamment être un fluide réfrigérant circulant au sein d’une boucle de climatisation du véhicule ou encore un liquide de refroidissement destiné à réguler la température d’un moteur thermique.
Au sein des dispositifs de régulation thermique et circuits thermodynamiques auxquels ils sont rattachés, les fluides circulent en dissipant ou en absorbant des calories. L’efficacité des dispositifs de régulation thermique et des circuits thermodynamiques est principalement déterminée par les échanges thermiques entre les fluides les parcourant. Il est donc recherché la conception de dispositifs de régulation thermique dans lesquels les échanges thermiques entre les fluides circulant en leur sein sont optimisés. A cette fin, il est connu d’équiper les dispositifs de régulation thermique de perturbateurs d’écoulement des fluides, de façon à augmenter les échanges thermiques entre les fluides.
Un type de dispositif de régulation thermique utilisé dans le domaine automobile est un dispositif comprenant un sous-ensemble centralisant différentes fonctions du système de régulation thermique qui intègre des pompes, des vannes de distribution et éventuellement d’autres composants.
Ces multiples composants nécessitent une optimisation des performances du dispositif de régulation thermique pour assurer leur bon fonctionnement.
La présente invention vise à pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un dispositif de régulation thermique comprenant un échangeur thermique dont les perturbateurs de flux sont configurés pour optimiser la perturbation de la circulation des fluides et par conséquent optimiser les performances de refroidissement du dispositif.
La présente invention a ainsi pour principal objet un dispositif de régulation thermique comprenant un échangeur thermique et un boîtier, l’échangeur thermique comprenant un premier circuit destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant et un deuxième circuit destiné à être parcouru par un liquide caloporteur, l’échangeur thermique étant logé dans le boîtier en laissant un espace agencé entre ledit échangeur thermique et ledit boîtier, l’espace délimitant un troisième circuit destiné à être parcouru par un liquide caloporteur, le dispositif de régulation thermique étant caractérisé en ce que le boîtier comprend une pluralité de perturbateurs de flux qui s’étendent au moins en partie dans l’espace.
Le dispositif de régulation thermique selon l’invention est configuré pour la circulation de fluides destinés à parcourir trois circuits de refroidissement distincts, une telle circulation des fluides permettant d’optimiser les échanges de chaleur, notamment par l’intermédiaire des perturbateurs de flux présents dans l’espace constituant le troisième circuit. Les perturbateurs de flux appartenant au boîtier logeant l’échangeur thermique, s’étendent vers l’espace délimitant le troisième circuit dans lequel circule un liquide caloporteur configuré pour absorber de l’énergie thermique, afin de perturber ce dernier pour optimiser les échanges de chaleur. Selon un mode de réalisation, le liquide caloporteur circulant dans l’espace constituant le troisième circuit sort dudit troisième circuit jusqu’à pénétrer dans le deuxième circuit. On comprend que le troisième circuit, externe à l’échangeur thermique, est prolongé par le deuxième circuit, interne à l’échangeur thermique. Dans ce mode de réalisation, un seul liquide caloporteur circule donc dans le dispositif de régulation thermique selon l’invention.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le boîtier comprend quatre parois et un fond relié aux quatre parois, l’espace s’étendant au moins en partie entre ces quatre parois du boîtier et l’échangeur thermique, la pluralité de perturbateurs de flux étant répartie sur au moins une desdites parois.
Les perturbateurs de flux sont des déformations d’au moins une paroi constitutive du boîtier logeant l’échangeur thermique et qui s’étendent vers ledit échangeur thermique afin d’occuper une partie de l’espace délimitant le troisième circuit dans lequel le liquide caloporteur circule. L’espace est délimité d’une part par les parois formant le boîtier, desquelles font saillie les perturbateurs de flux, et d’autre part par l’échangeur thermique.
La pluralité de perturbateurs de flux est répartie sur au moins deux des quatre parois du boîtier.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins un perturbateur de flux de la pluralité de perturbateurs de flux délimite une cavité qui s’étend dans une épaisseur de la paroi dont est issu le perturbateur de flux, ladite cavité étant ouverte sur un environnement extérieur du boîtier.
Les perturbateurs de flux sont de préférence réalisés par déformation du boîtier, par exemple par emboutissage de l’une des parois du boîtier.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, les perturbateurs de flux sont issus de matière avec le boîtier. Le boîtier et les perturbateurs de flux sont composés de matière synthétique.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, les perturbateurs de flux sont des saillies de perturbation s’étendant depuis la paroi et en direction de l’échangeur thermique.
Les perturbateurs de flux s’étendent de préférence de façon perpendiculaire aux parois formant le boîtier en direction de l’échangeur thermique.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins un perturbateur de flux de la pluralité de perturbateurs de flux présente une dimension mesurée entre la paroi dont est issu le perturbateur de flux et un sommet de ce perturbateur de flux, la dimension étant comprise entre une largeur de l’espace mesurée perpendiculairement à une paroi dont est issu le perturbateur de flux et io% de cette largeur de l’espace.
La dimension est plus petite ou égale à la distance entre la paroi du boîtier et l’échangeur thermique au niveau du perturbateur de flux.
La dimension est mesurée entre la paroi d’où fait saillie le perturbateur de flux et un plan passant par un sommet du perturbateur de flux, la dimension étant mesurée perpendiculairement au plan dans lequel s’inscrit la paroi d’où fait saillie le perturbateur de flux.
La largeur est mesurée entre un plan dans lequel s’inscrit la paroi d’où fait saillie le perturbateur de flux et un plan passant par une face de l’échangeur thermique disposé en regard de ladite paroi.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins un perturbateur de flux de la pluralité de perturbateurs de flux s’étend dans l’espace, suivant une direction perpendiculaire à la paroi dont est issu le perturbateur de flux, selon une dimension comprise entre lomm et loomm. Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins un perturbateur de flux de la pluralité de perturbateurs de flux présente une forme de cône tronqué ou de demi-boule.
Ce cône tronqué s’étend entre une base et un sommet, la base correspond à la portion qui joint la paroi du boîtier tandis que le sommet est la portion du perturbateur la plus éloignée de ce plan, le sommet formant une extrémité libre du cône tronqué disposée en regard de l’échangeur thermique.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, l’échangeur thermique comprend un empilement monobloc de plaques, le boîtier étant fermé par une plaque terminale de l’échangeur thermique constitutive de l’empilement de plaques.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la plaque terminale comprend un premier orifice du premier circuit et un deuxième orifice du premier circuit, ainsi qu’une première bouche du troisième circuit débouchant dans l’espace.
Le premier orifice et le deuxième orifice sont configurés pour le passage d’un fluide réfrigérant constituant un premier moyen de refroidissement. On comprend alors que le premier circuit, interne à l’échangeur thermique, s’étend du premier orifice qui peut être considéré comme un orifice d’entrée du fluide réfrigérant, jusqu’au deuxième orifice qui peut être considéré comme un orifice de sortie du fluide réfrigérant.
La première bouche est configurée pour l’entrée du liquide caloporteur dans l’espace délimité entre l’échangeur thermique et les parois formant le boîtier. On comprend que la première bouche est une bouche d’entrée de liquide caloporteur.
Par ailleurs, une deuxième bouche est configurée pour la sortie du liquide caloporteur présent dans le troisième circuit et est constituée d’une entrée d’un collecteur d’entrée de liquide caloporteur agencé dans l’échangeur thermique. On comprend que la deuxième bouche est une bouche de sortie de liquide caloporteur. Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la première bouche est agencée dans une oreille de la plaque terminale, l’oreille fermant un renflement latéral du boîtier.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le dispositif de régulation thermique comprend un corps monobloc comportant le boîtier.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le corps monobloc comprend un réservoir, notamment un réservoir de dégazage, ledit réservoir étant configuré pour recevoir du liquide caloporteur.
Le corps monobloc comporte un support agencé pour porter au moins un composant à fonction fluidique, notamment une pluralité de composants à fonction fluidique.
Le composant à fonction fluidique est choisi parmi les éléments suivants : une pompe pour pomper le liquide caloporteur, une vanne d’orientation du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur, notamment une vanne multivoies, une vanne anti-retour pour le fluide réfrigérant ou le liquide caloporteur, une vanne d’étranglement pour le fluide réfrigérant ou le liquide caloporteur, un échangeur de condensation, notamment un condenseur à eau, un dispositif de chauffage à résistance de chauffage électrique agencé pour chauffer le liquide caloporteur, une bouteille dessiccante, un filtre pour filtrer des particules présentes dans le fluide réfrigérant ou le liquide caloporteur, notamment un liquide diélectrique.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et d’exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins annexés d’autre part, sur lesquels :
[Fig. 1] illustre, en perspective, un dispositif de régulation thermique selon l’invention ; [Fig. 2] est une vue en perspective de l’ensemble de plaques de l’échangeur thermique logé dans le boîtier, le boîtier et l’échangeur thermique appartenant tous deux au dispositif de régulation thermique de la figure i ;
[Fig. 3] est une vue en perspective du boîtier appartenant au dispositif de régulation thermique de la figure 1 ;
[Fig. 4] est une autre vue en perspective du boîtier appartenant au dispositif de régulation thermique de la figure 1.
Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Dans la description détaillée qui va suivre, les dénominations « longitudinale », « transversale » et « verticale » se réfèrent à l’orientation d’un dispositif de régulation thermique 1 selon l’invention. Une direction longitudinale L correspond à une direction parallèle à un axe d’allongement principal du dispositif de régulation thermique 1. Une direction transversale T correspond à une direction parallèle à une largeur du dispositif de régulation thermique 1, perpendiculaire à la direction longitudinale L. Enfin, une direction verticale V correspond à une direction perpendiculaire aux directions longitudinale L et transversale T.
La figure 1 illustre ainsi le dispositif de régulation thermique 1 selon l’invention, ce dispositif de régulation thermique 1 étant destiné à équiper un véhicule automobile. Le dispositif de régulation thermique i participe au refroidissement d’au moins un élément du véhicule automobile qu’il équipe. Il est à cet effet configuré pour opérer un échange de chaleur, autrement dit un échange de calories, entre un fluide réfrigérant et un autre fluide, l’échange de calories étant réalisé grâce à un échangeur thermique 4 qu’il comporte. Cet autre fluide peut par exemple être un liquide caloporteur tel que de l’eau glycolée, un fluide diélectrique ou de l’huile. Ces deux fluides traversent plus précisément l’échangeur thermique 4.
Le dispositif de régulation thermique 1 s’étend principalement selon une direction longitudinale L. Il comprend un boîtier 2 dans lequel est agencé l’échangeur thermique 4, et comprend un vase d’expansion 6 ainsi qu’un support 8. Le support 8, le boîtier 2 et le vase d’expansion 6 forment un corps monobloc 10 du dispositif de régulation thermique 1.
Le vase d’expansion 6 est configuré pour recevoir du liquide caloporteur 7. Le vase d’expansion 6 est fermé par un couvercle 21. Le couvercle 21 comprend un premier conduit 34 et un deuxième conduit 36, configurés pour dégazer certaines parties de la boucle de liquide caloporteur.
Le support 8 est configuré pour porter au moins un composant à fonction fluidique, notamment une pluralité de composants à fonction fluidique qui ne sont pas représentés sur les figures. L’un des composants à fonction fluidique est une pompe configurée pour mettre en circulation le liquide caloporteur 7. Le support 8 comporte également une vanne d’orientation du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur 7, cette vanne peut par exemple être une vanne multivoies. Une vanne anti-retour est également prévue sur le support 8 pour le fluide réfrigérant ou le liquide caloporteur 7 ainsi qu’une vanne d’étranglement.
Par ailleurs, le support 8 comprend un échangeur de condensation, notamment un condenseur à eau. Un dispositif de chauffage à résistance de chauffage électrique est également agencé sur le support pour chauffer le fluide réfrigérant ou le liquide caloporteur 7. Une bouteille dessiccante et un filtre pour filtrer des particules présentes dans le fluide réfrigérant ou dans le liquide caloporteur 7, notamment un fluide diélectrique, sont comportés par le support 8.
On comprend alors que le corps monobloc 10 comprenant d’une part le boîtier 2 dans lequel est logé l’échangeur thermique 4 et d’autre part le support 8 ainsi que le vase d’expansion 6, permet de compacter différentes fonctions et a donc l’avantage de gagner de la place au sein du véhicule qu’il équipe.
Tel que détaillé sur la figure 1, le boîtier 2 est fermé par une plaque terminale 12 de l’échangeur thermique 4 logé au sein du boîtier 2 et visible sur la figure 2. La plaque terminale 12 est fixée au boîtier 2 grâce à des moyens de vissage 13.
Le boîtier 2 est formé par quatre parois dont une première paroi 14a et une deuxième paroi 14b s’étendent selon les directions transversale T et longitudinale L, et dont une troisième paroi 14c et une quatrième paroi iqd s’étendent selon les directions verticale V transversale T.
On comprend ici que la première paroi 14a et la deuxième paroi 14b s’étendent perpendiculairement à la troisième paroi 14c et à la quatrième paroi 14b. Les première, deuxième, troisième et quatrième parois 14a, 14b, 14c et 14b sont reliées entre elles par un fond 16 du boîtier 2.
Selon l’invention, la première paroi 14a et la quatrième paroi 14b, par exemple, comportent des perturbateurs de flux 15 tels qu’ils seront décrits plus en détails en relation avec la figure 3. Vu de l’extérieur, ces perturbateurs de flux 15 se présentent sous forme de cavités 17 ouvertes sur un environnement extérieur du boîtier 2.
La plaque terminale 12 comprend un bloc de raccordement 18 comportant un premier orifice 20a et un deuxième orifice 20b configurés pour le passage du fluide réfrigérant destiné à parcourir un premier circuit constituant un premier moyen de refroidissement pour l’un des composants cibles du véhicule. Le premier circuit s’étend donc depuis le premier orifice 20a jusqu’au deuxième orifice 20b. Le premier circuit est interne à l’échangeur thermique 4.
Un deuxième circuit interne à l’échangeur thermique 4 est parcouru par le liquide caloporteur 7, et est prolongé par un troisième circuit 23 externe à l’échangeur thermique 4, délimité par l’espace 30 référencé figure 2, compris entre le boîtier 2 et l’échangeur thermique 4-
La plaque terminale 12 comprend une première bouche 22a configurée pour alimenter le troisième circuit 23 en liquide caloporteur 7. Les deuxième et troisième circuits constituent un deuxième moyen de refroidissement pour l’un des composants cibles du véhicule. Plus précisément, la première bouche 22a est agencée dans une oreille 24 de la plaque terminale 12. L’oreille 24 ferme un renflement latéral 27 du boîtier 2 tel que visible sur les figures 3 et 4.
Le liquide caloporteur 7 pénètre initialement dans l’espace 30 formant le troisième circuit 23, entre le boîtier 2 et l’échangeur thermique 4, par la première bouche d’alimentation 22a. Le liquide caloporteur 7 circule dans le troisième circuit 23 jusqu’à sortir de l’espace 30 par une entrée d’un collecteur d’entrée de liquide caloporteur 7 présent dans l’échangeur thermique 4. On comprend que le deuxième circuit et le troisième circuit 23 sont connectés en série.
Puis, le liquide caloporteur 7 parcourt le corps de chauffe de l’échangeur thermique 4 jusqu’à sortir du corps de chauffe par une sortie 22b d’un collecteur de sortie de liquide caloporteur présent dans l’échangeur thermique 4, cette sortie 22b étant agencée sur une plaque terminale 12b de l’échangeur thermique, cette plaque terminale 12b étant disposée du côté opposé à la plaque terminale 12 sur l’échangeur thermique 4. Cette sortie 22b est connectée de manière étanche à un circuit de refroidissement externe au boîtier 2 par une tubulure mâle agencée sur la plaque terminale 12b et insérée dans une tubulure femelle d’une pompe d’alimentation non représentée. La pompe d’alimentation est extérieure au boîtier sauf au niveau de sa tubulure femelle, qui pénètre dans le boîtier 2 en étant montée dans une tubulure d’accès (visible figure 4) moulée à même le boîtier 2 sur le fond 16 du boîtier 2.
La figure 2 illustre l’échangeur thermique 4 logé au sein du boîtier 2. L’échangeur thermique 4 participe au refroidissement d’au moins un élément du véhicule automobile qu’il équipe. Il est à cet effet configuré pour opérer un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur 7.
L’échangeur thermique 4 s’étend principalement selon une direction verticale V lorsqu’il est entreposé dans le boîtier 2. Il comporte une pluralité de plaques 26 qui s’étendent toutes dans les directions verticale V et longitudinale L. Plus particulièrement, l’échangeur thermique 4 est formé par un empilement 28 de plaques 26 qui sont superposées les unes sur les autres selon une direction d’empilement E parallèle à la direction transversale T.
Chaque plaque 26 de l’empilement 28 présente une forme sensiblement rectangulaire.
Tel que visible sur la figure 2, l’empilement 28 de plaques 26 est recouvert par la plaque terminale 12 qui constitue une plaque d’extrémité de l’échangeur thermique 4. La plaque terminale 12 a une forme globalement rectangulaire. A l’exception de la plaque terminale 12 et d’une éventuelle autre plaque terminale 12b disposée à son opposé selon la direction d’empilement E, l’ensemble des plaques 26 constitue le corps de chauffe de l’échangeur thermique 4, c’est-à-dire une portion au sein de laquelle ont lieu les échanges thermiques entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur 7. Par ailleurs, l’empilement 28 de plaques 26 est agencé dans le boîtier 2 de sorte à laisser une distance non nulle formant l’espace 30, entre ledit boîtier 2 et au moins l’une des faces latérales 32a, 32b, 32c, 32b de l’échangeur thermique 4 ainsi qu’entre le boîtier 2 et la plaque terminale 12b par laquelle le liquide caloporteur 7 entre dans l’échangeur thermique 4. L’espace 30 est donc traversé par le liquide caloporteur 7 constituant le troisième circuit 23. La face latérale 32b n’est pas représentée car elle est coupée par la vue en coupe de la figure 2.
Tel que détaillé sur les figures 3 et 4, les quatre parois du boîtier 14a, 14b, 14c, 14b sont reliées par le fond 16 de boîtier 2.
Le fond 16 du boîtier 2 présente également un dégagement 33 configuré pour y loger au moins en partie la tubulure d’accès du boîtier 2 permettant le raccordement étanche du deuxième circuit à une pompe d’alimentation externe au boîtier 2. Ce dégagement permet à ce raccordement de ne pas nécessiter un espace trop important entre le fond 16 du boîtier 2 et la plaque terminale 12b proximale à ce fond 16.
Des perturbateurs de flux 15 font saillie des quatre parois 14a, 14b, 14c, 14b du boîtier 2 vers l’échangeur thermique 4 logé dans ledit boîtier 2. Un perturbateur de flux 15 est ici un cône tronqué ou une demi-boule qui est issu de matière avec au moins l’une des quatre parois 14a, 14b, 14c, 14b du boîtier 2. En présence de plusieurs cônes tronqués, ceux-ci sont répartis selon un motif régulier. Les parois du boîtier 14a, 14b, 14c, 14b présentent également des portions lisses 36 interposées entre ces motifs réguliers comprenant les perturbateurs de flux 15.
Selon l’invention et tel que visible sur les figures 2 et 3, les perturbateurs de flux 15 s’étendent dans l’espace 30 selon une direction perpendiculaire à la paroi dont est issu le perturbateur afin de perturber le liquide caloporteur 7 circulant dans ledit espace 30. Le perturbateur de flux 15 s’étend selon une dimension D comprise entre 10mm et 100mm. Cette dimension D est définie par une mesure prise entre la base agencée dans l’une des parois 14a, 14b, 14c, 14b du boîtier 2 et le sommet 25 du perturbateur de flux 15 qui est perpendiculairement disposé à l’une des parois 32a, 32b, 32c, 32d de l’échangeur thermique 4. Plus précisément, la base du perturbateur de flux est jointe à l’une des parois 14a, 14b, 14c, 14b du boîtier 2 et le sommet 25 est en regard de l’intérieur du boîtier 2. La dimension D est comprise entre une largeur Li de l’espace 30 mesurée perpendiculairement à l’une des parois 14a, 14b, 14c, 14b dont est issu le perturbateur de flux 15 et dix pour cent de cette largeur Li. La largeur Li est mesurée entre un plan dans lequel s’inscrit l’une des parois 14a, 14b, 14c, 14b du boîtier 2 dont est issu le perturbateur de flux 15 et un plan passant par une face 32a, 32b, 32c, 32d de l’échangeur thermique 4.
En fonction de leur profondeur, les perturbateurs de flux 15 participent également au maintien et au centrage de l’échangeur thermique 4 dans le boîtier 2. Lorsque les plaques 26 sont assemblées selon la direction d’empilement E dans le but de former l’échangeur thermique 4, les sommets 25 des perturbateurs de flux 15 faisant saillie d’une paroi 14a, 14b, 14c, 14b du boîtier 2 par leur base, sont perpendiculaires à la direction d’empilement E selon laquelle sont empilées les plaques 26 de l’empilement 28.. Le cône tronqué présente un profil circulaire vu de dessus et un sommet plat.
La présente invention propose ainsi d’une part
- un dispositif de régulation thermique 1 comprenant un boîtier 2 sur lequel sont disposés des perturbateurs de flux 15, les perturbateurs de flux 15 étant configurés pour optimiser la perturbation de la circulation des fluides au sein de l’échangeur thermique 4, et d’autre part
- un dispositif de régulation thermique 1 comportant un corps monobloc 10 formant le boîtier 2 logeant l’échangeur thermique 4, le support 8 à éléments à compositions fluidiques ainsi que le vase d’expansion 6 ; cela permet de gérer de façon optimale les échanges de calories en centralisant différentes fonctions dans un seul et même ensemble monobloc.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen équivalent et toute configuration équivalente ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de régulation thermique (1) comprenant un échangeur thermique (4), et un boîtier (2), l’échangeur thermique (4) comprenant un premier circuit (37) destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant et un deuxième circuit (22) destiné à être parcouru par un liquide caloporteur (7), l’échangeur thermique (4) étant logé dans le boîtier (2) en laissant un espace (30) agencé entre ledit échangeur thermique (4) et ledit boîtier (2), l’espace (30) délimitant un troisième circuit (23) destiné à être parcouru par un liquide caloporteur (7), le dispositif de régulation thermique (1) étant caractérisé en ce que le boîtier (2) comprend une pluralité de perturbateurs de flux (15) qui s’étendent au moins en partie dans l’espace (30).
2. Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication 1, dans lequel le boîtier (2) comprend quatre parois (14a, 14b, 14c, 14b) et un fond (16) relié aux quatre parois (14a, 14b, 14c, 14b), l’espace (30) s’étendant au moins en partie entre ces quatre parois (14a, 14b, 14c, 14b) du boîtier (2) et l’échangeur thermique (4), la pluralité de perturbateurs de flux (15) étant répartie sur au moins une desdites parois (14a, 14b, 14c, i4d).
3. Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication 2, dans lequel au moins un perturbateur de flux (15) de la pluralité de perturbateurs de flux (15) délimite une cavité (17) qui s’étend dans une épaisseur de la paroi (14a, 14b, 14c, 14b) dont est issu le perturbateur de flux (15), ladite cavité (17) étant ouverte sur un environnement extérieur du boîtier (2).
4. Dispositif de régulation thermique selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel les perturbateurs de flux (15) sont issus de matière avec le boîtier (2).
5. Dispositif de régulation thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel les perturbateurs de flux (15) sont des saillies de perturbation s’étendant depuis la paroi (14a, 14b, 14c, 14b) en direction de l’échangeur thermique (4).
6. Dispositif de régulation thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel au moins un perturbateur de flux (15) de la pluralité de perturbateurs de flux (15) présente une dimension (D) mesurée entre la paroi (14a, 14b, 14c, 14b) dont est issu le perturbateur de flux (15) et un sommet (25) de ce perturbateurs de flux (15), la dimension (D) étant comprise entre une largeur (Li) de l’espace mesurée perpendiculairement à une paroi (14a, 14b, 14c, i4d) dont est issu le perturbateur de flux (15) et 10% de cette largeur (Li) de l’espace.
7. Dispositif de régulation thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel au moins un perturbateur de flux (15) de la pluralité de perturbateurs de flux (15) s’étend dans l’espace (30), suivant une direction perpendiculaire à la paroi (14a, 14b, 14c 14b) dont est issu le perturbateur de flux (15), selon une dimension (D) comprise entre 10mm et 100mm.
8. Dispositif de régulation thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel au moins un perturbateur de flux (15) de la pluralité de perturbateurs de flux (15) présente une forme de cône tronqué ou de demi-boule.
9. Dispositif de régulation thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de régulation thermique (1) comprend un corps monobloc (10) comportant le boîtier (2).
10. Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le corps monobloc (10) comprend un réservoir, notamment un vase d’expansion (6), ledit vase d’expansion (6) étant configuré pour recevoir du liquide caloporteur (7).
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