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EP4004475A1 - Echangeur de chaleur notamment pour véhicule automobile et procédé de fabrication d'un tel échangeur de chaleur - Google Patents

Echangeur de chaleur notamment pour véhicule automobile et procédé de fabrication d'un tel échangeur de chaleur

Info

Publication number
EP4004475A1
EP4004475A1 EP20754335.6A EP20754335A EP4004475A1 EP 4004475 A1 EP4004475 A1 EP 4004475A1 EP 20754335 A EP20754335 A EP 20754335A EP 4004475 A1 EP4004475 A1 EP 4004475A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protuberances
hollow
fluid
heat exchange
face
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
EP20754335.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Kamel Azzouz
Cédric DE VAULX
Mathieu Caparros
Xavier Marchadier
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 EP4004475A1 publication Critical patent/EP4004475A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/124—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and being formed of pins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F28F1/424—Means comprising outside portions integral with inside portions
    • F28F1/426—Means comprising outside portions integral with inside portions the outside portions and the inside portions forming parts of complementary shape, e.g. concave and convex
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F2001/027—Tubular elements of cross-section which is non-circular with dimples

Definitions

  • Heat exchanger in particular for a motor vehicle and method of manufacturing such a heat exchanger
  • the present invention relates to the field of heat exchangers, in particular for motor vehicles, and to methods of manufacturing such heat exchangers.
  • heat exchangers equip a large number of motor vehicles. These heat exchangers can for example be dedicated to cooling motors or batteries, or to the operation of air conditioning devices.
  • Heat exchangers generally include a heat exchange bundle consisting of a set of superimposed hollow elements in which a first heat transfer fluid, such as glycol water or a refrigerant fluid, is intended to flow.
  • This heat exchange bundle has a plurality of fins arranged between these hollow elements. These fins are configured to increase the heat exchange surface between the first coolant circulating inside the hollow elements and a second coolant, such as air, circulating between these hollow elements.
  • a heat exchangers have a large number of parts and can be complex to assemble, in particular due to the mounting of the fins.
  • Such a heat exchanger is for example described in document EP 2869015.
  • finned heat exchangers generate a certain thermal resistance for the exchange between the first coolant, such as refrigerant, and the second coolant, such as air.
  • the surface of the fins allowing to increase the exchange surface is not in direct contact with the two fluids. The heat exchanges between these two fluids with the heat exchangers of the prior art can therefore be improved.
  • the object of the present invention is to provide a heat exchanger having improved heat exchange capacities compared to those known from the prior art and having good mechanical strength.
  • Another objective of the present invention is to provide a heat exchanger of which the number of parts constituting it is limited.
  • Another objective of the present invention is to provide a heat exchanger which is simple and quick to assemble.
  • Another objective of the present invention is to provide a method of manufacturing a heat exchanger which is simple, fast and inexpensive.
  • the present invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, comprising a heat exchange bundle between at least a first fluid and a second fluid, said heat exchange bundle being composed of at least two superimposed hollow elements each having a first and a second face, said hollow elements being configured to form a channel inside which the first fluid is intended to circulate and to allow circulation of the second fluid in a space between the superimposed hollow elements,
  • At least one of the hollow elements comprises a plurality of protrusions disposed at least on one of the first and / or second faces of the hollow element, said protuberances extending in the space defined for the circulation of the second fluid, and
  • the heat exchange bundle comprises at least one additional fin arranged in the space defined between two adjacent hollow elements, said additional fin cooperating with the protuberances.
  • the presence of protuberances extending in the space for the circulation of the second fluid allows a disturbance of the second fluid during its passage through the heat exchanger, which allows an improvement in the homogenization of its temperature and therefore an improvement in its heat exchanges with the first fluid circulating inside the hollow elements.
  • the presence of at least one additional fin also disposed in this space for the circulation of the second fluid also contributes to the disturbance of the circulation of this second fluid between two hollow elements of the heat exchange bundle.
  • the combination of at least one additional fin and the protuberances contributes to the improvement of the heat exchanges between the first and second fluids within the heat exchange bundle.
  • the heat exchanger according to the present invention may further include one or more of the following features taken alone or in combination.
  • the heat exchange bundle further comprises two end elements arranged parallel to the superimposed hollow elements and respectively on either side of the superposition of hollow elements.
  • each end element has a face disposed opposite a first or a second face of the hollow element and defines a space between the end element and the hollow element for allow the circulation of the second fluid.
  • the face of at least one end element disposed facing the first or the second face of the hollow element and / or the face of the hollow element disposed facing the end element comprises a plurality protuberances.
  • the space defined between the end member and the hollow member for the passage of the second fluid has at least one additional fin.
  • the superimposed hollow elements of the heat exchange bundle can be plates.
  • the superimposed hollow elements of the heat exchange bundle can be flat tubes.
  • the superimposed hollow elements can be made of aluminum.
  • the hollow elements can be made of a material having a thermal conductivity greater than or equal to 45 W.nrhK ⁇ 1 at 20 ° C.
  • the protuberances can be formed directly on the first and / or second faces of the at least one hollow element and / or on the face of at least one end element arranged opposite the hollow element.
  • the protuberances can be attached to the first and / or second faces of the at least one hollow element and / or to the face of at least one end element arranged opposite the hollow element.
  • the protuberances may have a shape of constant cross section and a first end disposed in contact with the first face or the second face of the hollow element and a second free end, opposite the first end. , arranged in contact with the adjacent element.
  • the cross section of the protuberance may be circular, oblong, or even parallelepiped.
  • the protuberances may have a shape of variable cross section, a first end of which is placed in contact with the first face or with the second face of the hollow element having an area greater than that of a second. free end, opposite to the first end, placed in contact with the adjacent element.
  • the protuberances may have a conical shape having a pointed or flat second free end, or a dome shape.
  • the second free ends of the protuberances carried by the first face of a first hollow element and by the second face of a second hollow element can be in contact with each other in the assembled state of the bundle d heat exchange.
  • the second free ends of the protuberances carried by the first face or the second face of a hollow element can be in contact with a surface of an adjacent element of the heat exchange bundle in the assembled state of the bundle. heat exchange.
  • the second free ends of the protuberances carried by the first face of a first hollow element can alternatively be in contact with the second free ends of the protuberances carried by the second face of a second hollow element and with the second face of the second hollow element in the assembled state of the heat exchange bundle, the first face of the first hollow element being disposed opposite the second face of the second hollow element.
  • the second free end of the protuberances can be configured to provide the mechanical connection of the adjacent elements by brazing.
  • the at least one additional fin may extend throughout a length of the hollow members and / or the end members.
  • the at least one additional fin can have openings configured to cooperate with the protuberances carried by the first and / or the second face of the hollow element and / or the face of the end element arranged in sight of the hollow element.
  • At least one additional fin can be planar.
  • At least one additional fin may be solid and configured to be sandwiched between two protuberances carried by the faces of two adjacent elements arranged opposite one another.
  • the heat exchange bundle may comprise:
  • protuberances of variable cross section carried by at least one first and / or a second face of a hollow element and / or a face of an end element arranged opposite the hollow element,
  • the additional fins has the openings, and the openings have a section whose dimensions are adapted to the section of the protuberance of variable cross section so as to define the
  • the openings in the at least one additional fin may be circular in shape.
  • At least one additional fin may include at least one louver.
  • the at least one shutter can be arranged between the openings intended to cooperate with the protuberances carried by the first and / or the second face of the hollow element and / or of the face of the adjacent element arranged opposite the hollow element.
  • the at least one additional fin may further include at least one spacer extending parallel to the general direction of extension of the protuberances in space for the circulation of the second fluid.
  • the spacers can be configured to define an additional inter-fin space when the heat exchange bundle has more than one additional fin, the additional inter-fin space being intended to allow circulation of the second fluid.
  • the spacers can be configured to define a gap between the additional fin and the adjacent member to allow circulation of the second fluid between the additional fin and the adjacent member.
  • the heat exchange bundle may comprise a single additional fin and the additional fin has at least one portion of sinusoidal shape, the curvature of which is arranged in the space defined for the circulation of the second fluid and between two consecutive protuberances in the direction of circulation of the first fluid in the hollow elements.
  • the faces of a hollow element and of an adjacent element arranged facing one another may have protuberances, and the additional fin of sinusoidal shape may have flat portions sandwiched between these protuberances.
  • the additional fin of sinusoidal shape may have openings configured to cooperate with at least one protuberance carried by the first and / or second faces of the hollow element and / or the face of the element. end disposed opposite the hollow element so as to ensure the installation of this additional sinusoidal fin between two adjacent elements.
  • a subject of the present invention is also a method of manufacturing a heat exchanger as defined above.
  • the manufacturing process includes the following steps:
  • the method of manufacturing the heat exchanger according to the present invention may further include one or more of the following features taken alone or in combination.
  • the stack may further comprise two end elements arranged respectively on either side of the superposition of hollow elements and
  • said end elements having a face disposed facing the first or the second face of a hollow element, the face of at least one of the end elements disposed facing the element hollow and / or the face of the hollow element arranged opposite the end element comprises a plurality of protuberances extending in a space defined for the circulation of the second fluid, the stack further comprising at least one fin additional disposed in this space defined between the hollow element and the adjacent end element for the passage of the second fluid.
  • the protuberances can be produced directly on the first and / or second faces of the hollow element and / or on the face of at least one end element arranged opposite the hollow element. during the step of making the protuberances.
  • protrusions may comprise a first sub-step of forming protuberances on a strip distinct from the hollow element and / or from the end element and a second sub-step of positioning this strip having the protuberances on the first and / or the end element. or second faces of the hollow element and / or on the face respectively of the end element disposed opposite the hollow element; said strip being sandwiched between at least one additional fin and the hollow member and / or the end member.
  • the protuberances can be produced by deformation of a surface of the first and / or second faces of the hollow element and / or of the face respectively of at least one end element arranged opposite the hollow element, or the strip, and in particular by stamping, during the step of producing the protuberances.
  • the protuberances can be produced by depositing material on a surface of the first and / or second faces of the hollow element and / or of the face respectively of at least one end element placed opposite the elements. hollow or strip during the protuberance production step.
  • the step of producing protuberances can be carried out by a cold metallization process on the first and / or second faces of the hollow elements and / or on the face of at least one element d. end disposed opposite the hollow element or on the strip.
  • the cold metallization process can involve the use of a mask.
  • the cold metallization process can implement a first sub-step of spraying particles composed of a first material followed by a second sub-step of spraying a second material, different from the first material, on the face of the element having the protuberances or on the strip.
  • the cold metallization process can use a gas at a pressure which may be between 5 bars and 50 bars and at a temperature which may be less than or equal to 1100 ° C.
  • the gas used in the cold metallization process can be chosen from argon, helium, hydrogen, alone or as a mixture.
  • the step of producing protuberances can be carried out by a direct metal deposition process on the first and / or second faces of the hollow element and / or on the face respectively of at least one element of end disposed opposite the hollow element or on the strip.
  • the direct metal deposition process uses a laser whose power can be between 0.3 kW and 4 kW.
  • the manufacturing method may further comprise a step of making openings intended to cooperate with the protuberances carried by the first and / or the second face of the hollow element and / or the face
  • the manufacturing process may further comprise a step of producing at least one louver in the at least one additional louver, this step of producing at least one louver being carried out upstream of the louver. step of preparing the stack.
  • the step of making at least one louver can be carried out simultaneously with the step of making openings in at least one additional fin.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a heat exchanger
  • Figure 2 is a schematic partial perspective representation of a heat exchange bundle of the heat exchanger of Figure 1;
  • FIG. 3A is a schematic perspective representation of a strip having protrusions
  • Figure 3B is an exploded schematic perspective view of a heat exchange bundle with protrusions attached to hollow elements of the heat exchanger of Figure 1;
  • FIG. 4A is a schematic perspective representation of a set of protuberances according to a first variant
  • FIG. 4B is a schematic perspective representation of a set of protuberances according to a second variant
  • FIG. 4C is a schematic perspective representation of a set of protrusions according to a third variant
  • FIG. 5A is a schematic perspective representation of a set of protuberances according to a fourth variant
  • FIG. 5B is a schematic perspective representation of a set of protrusions according to a fifth variant
  • FIG. 5C is a schematic representation of a set of protuberances according to a sixth variant
  • Figure 6 is a schematic front view of the heat exchange bundle of the heat exchanger of Figure 1 according to a first particular embodiment
  • FIG. 7A is a schematic front view of a portion of an additional fin according to a first alternative
  • Figure 7B is a schematic front view of the portion of the additional fin of Figure 7A according to a variant
  • FIG. 8A is a schematic front view of a heat exchange bundle of the heat exchanger of FIG. 1 according to a variant of the first particular embodiment
  • FIG. 8B is a schematic front view of a heat exchange bundle of the heat exchanger of FIG. 1 according to another variant of the first particular embodiment
  • FIG. 9A is a schematic front view of a portion of an additional fin according to a second alternative
  • Figure 9B is a schematic front view of the portion of the additional fin of Figure 9A according to a variant
  • FIG. 10A is a schematic front view of a heat exchange bundle of the heat exchanger of FIG. 1 according to a second particular embodiment
  • FIG. 10B is a schematic front view of a heat exchange bundle of the heat exchanger of FIG. 1 according to a variant of the second particular embodiment
  • FIG. 10C is a schematic front view of a heat exchange bundle of the heat exchanger of FIG. 1 according to another variant of the second particular embodiment
  • FIG. 11A is a schematic front view of a portion of an additional fin according to a third alternative
  • Figure 11B is a schematic front view of a portion of the additional fin of Figure 11A according to a variant
  • FIG. 12A is a schematic front view of a portion of an additional fin according to a fourth alternative
  • FIG. 12B is a schematic front view of a portion of the additional fin of FIG. 12A according to a variant
  • Figure 13 is a schematic front view of a heat exchange bundle of the heat exchanger of Figure 1 according to a third particular embodiment.
  • Figure 14 is a schematic representation of a flowchart illustrating a method of manufacturing the heat exchanger of Figure 1.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion etc.
  • indexing does not imply a priority of an element, parameter or criterion with respect to another and it is easily possible to interchange such names without departing from the scope of the present description.
  • This indexation does not imply an order in time, for example, to assess such and such criteria.
  • thermal conductivity is understood to mean the energy, or quantity of heat, transferred per unit area and time, expressed in watts per meter-Kelvin (W.nrhK- 1 ).
  • the term “surface” is understood in the following description to mean an extent representing at least a portion of the first or of the second face of the hollow element, of the face of the first or of the second end element arranged. facing the hollow elements, or the strip.
  • a heat exchanger 1 in particular for a motor vehicle.
  • This heat exchanger 1 comprises a heat exchange bundle 3 between at least a first heat transfer fluid Fl and a second heat transfer fluid F2 (visible in FIG. 2).
  • the heat exchange bundle 3 is composed of at least two hollow elements 31 superimposed. Each hollow element 31 forms a channel 35 (visible in FIG. 2) inside which the first fluid F1 is intended to circulate.
  • the heat exchanger 1 further comprises a first 11 and a second 13 manifold boxes. The first 11 and second 13 manifolds are arranged at the ends of the hollow elements 31 and together with the heat exchange bundle 3 form the heat exchanger 1.
  • the first manifold 11 has for example an inlet 11a and the second manifold 13 has for example an outlet 13a in order to supply the hollow elements 31 with the first fluid F1.
  • This first heat transfer fluid F1 can in particular be a liquid, such as for example glycol water or a refrigerant fluid.
  • These first 11 and second 13 header boxes are attached to the heat exchange bundle 3 in order to form the heat exchanger 1.
  • These first 11 and second 13 header boxes for the first fluid F1 can be attached to the heat exchange bundle 3 by brazing or by a mechanical connection, in particular by crimping, for example.
  • the hollow elements 31 superimposed on the heat exchange bundle 3 may be plates in order to form a plate heat exchanger 1, or else be flat tubes in order to form a tube heat exchanger 1.
  • the hollow elements 31 superimposed on the heat exchange bundle 3 can in particular be made of a material having a thermal conductivity greater than or equal to 45 W.nrLK ⁇ 1 at 20 ° C.
  • these hollow elements can be made of metal or of a metal alloy, and in particular of aluminum.
  • Such thermal conductivity for the material constituting the hollow elements 31 makes it possible to ensure good heat transfers between the first F1 and the second F2 fluids in this heat exchange bundle 3 in order in particular to allow heat exchanges of the first fluid F1.
  • the hollow elements 31 each have a first 33a and a second 33b faces (visible in FIG. 2). These hollow elements are also configured to allow the circulation of the second fluid F2 in a space 37 (better visible in FIG. 2) between the hollow elements 31 in order to allow heat exchange between the first F1 and the second F2 fluids during the operation of this heat exchanger 1.
  • the second heat transfer fluid F2 may for example be air intended to circulate between the hollow elements 31 in order to exchange thermal energy with the first fluid Fl circulating inside the hollow elements 31 by example.
  • the hollow elements 31 of the heat exchange bundle 3 can be plates in order to form a plate heat exchanger 1.
  • the hollow elements 31 of the heat exchange bundle 3 can be flat tubes in order to form a tube heat exchanger 1.
  • At least one hollow element 31 comprises a plurality of protuberances 5 arranged on at least one of the first 33a and / or second 33b face of the hollow element 31.
  • the protuberances 5 extend into the space 37 defined for the circulation of the second fluid F2.
  • Such an arrangement of the protuberances 5 in the space 37 defined for the passage of the second fluid F2 makes it possible to create disturbances in the flow of the second fluid F2 through the heat exchange bundle 3, which allows, among other things, better homogenization of the temperature of this second fluid F2 and an improvement in the heat exchanges between the first F1 and the second F2 fluids circulating in the heat exchange bundle 3.
  • the protuberances 5 can be carried by the first face 33a of a first hollow element 31a arranged opposite the second face 33b of a second hollow element 31b.
  • the second face 33b of the second hollow element 31b has no protuberance 5.
  • the space 37 then comprises protuberances 5 coming from a single hollow element 31.
  • the protuberances 5 can be carried by the first 33a and second 33b faces of each hollow element 31 constituting the heat exchange bundle 3.
  • the space 37 then comprises protuberances 5 coming from two adjacent hollow elements 31.
  • the protuberances 5 provide a mechanical connection by brazing with the adjacent hollow element 31 having a face disposed opposite the protuberances 5 carried by the at least one hollow element 31.
  • the term adjacent element is understood here to mean an element. of the heat exchange bundle 3 arranged opposite a first 33a or a second 33b face of a hollow element 31.
  • the assembly of the heat exchange bundle 3 by brazing makes it possible to ensure good mechanical retention of this heat exchange bundle 3.
  • it is the protuberances 5 which define the space 37 for the passage of the second fluid F2. In the case of heat exchangers of the prior art, this space was provided by the presence of fins arranged between the hollow elements 31 and substantially
  • the heat exchange bundle 3 can further include two end elements 38, 39.
  • the end elements 38, 39 of the heat exchange bundle 3 are arranged parallel to the ends. hollow elements 31 superimposed and respectively on either side of the superposition of hollow elements 31.
  • These end elements 38, 39 have a face disposed facing a first 33a or a second 33b face of a hollow element 31.
  • These end elements 38, 39 may in particular define a space 37 'between the end element 38, 39 and the adjacent hollow element 31 to allow the circulation of the second fluid F2.
  • the second fluid F2 is intended to pass at the level of the first 33a and second 33b faces of each hollow element 31.
  • end elements 38, 39 can be produced by a plate, for example of metal, of a metal alloy, such as for example of aluminum or of an alloy of 'aluminum. According to one variant, the material constituting the end elements 38, 39 is identical to that forming the hollow elements 31.
  • the face of this at least one end element 38, 39 disposed opposite the first 33a or the second 33b face of the hollow element 31 may include a plurality of protuberances.
  • the protuberances extend into the space 37 ’for the circulation of the second fluid F2 between the hollow member 31 and the adjacent end member 38, 39.
  • the space 37 'defined for the passage of the second fluid F2 between the hollow element 31 and the adjacent end element 38, 39 may include at least one additional fin 6 (visible for example in FIG. 6) .
  • this additional fin also contributes to the disturbance of the circulation of the second fluid F2 in this space 37 'and therefore allows in particular a better homogenization of the temperature of the second fluid F2 and therefore an improvement of the heat exchanges between the first F1 and second F2 fluids within this heat exchange bundle 3.
  • one, the other or both end elements 38, 39 may have protuberances arranged on the face of these end elements 38, 39 arranged respectively facing the first 33a or the second 33b face of a hollow element 31.
  • the first 33a or second 33b faces of the hollow elements 31 arranged opposite the end elements 38, 39 may be planar, that is to say not have any protuberance.
  • the protrusions 5 carried by the at least one end member 38, 39 extend into the space 37 ’.
  • the end element 38, 39 not having any protuberances can be placed in contact with the hollow element 31 adjacent.
  • the first 33a and second 33b faces of the hollow elements 31 arranged facing the end elements 38, 39 have protrusions 5.
  • the protuberances 5 carried by the different elements 31, 38, 39 forming the heat exchange bundle 3 extend in the space 37, 37 'defined for the passage of the second fluid F2 on either side of the first 33a and second 33b faces of the hollow elements 31 of the heat exchange bundle 3.
  • the faces of the end elements 38, 39 arranged opposite the first 33a or the second 33b face of the adjacent hollow element 31 are smooth, that is to say they do not have no protrusions, and the first 33a and second 33b faces of the hollow elements 31 have protrusions 5 (as shown with reference to Figure 2) in order to ensure the formation of the space 37, 37 'for the circulation of the second fluid F2 in the assembled state of the heat exchange bundle 3.
  • the protuberances 5 carried by the face of the hollow element 31 or by the end element 38, 39 provide a mechanical connection by brazing with the face of the adjacent element 31, 38, 39 arranged opposite the protrusions 5.
  • adjacent element 31, 38, 39 is meant an element arranged facing a first 33a or a second 33b face of a hollow element 31.
  • An adjacent element can therefore be another hollow element 31 or one of the end elements 38, 39.
  • the protuberances 5 are formed directly on the first 33a and / or second 33b faces of the hollow element 31. According to the variant in which the heat exchange bundle 3 has the elements d 'ends 38, 39 (visible in figure 1), the protuberances can also be formed
  • the protuberances 5 can be produced by deformation of a surface of the first 33a and / or second 33b faces of the elements hollow 31 and / or of the face of the end elements 38, 39 disposed opposite the hollow elements 31.
  • these protuberances 5 can be formed by adding material to this surface as will be described in more detail later.
  • the protuberances 5 may be attached to the first 33a and second 33b faces of the hollow elements 31 or to at least one end element 38, 39 intended to present protuberances 5 when 'they are here.
  • the protuberances 5 can in particular be formed on a strip 7, shown in FIG. 3A. This strip 7 is distinct from the hollow elements 31 or else from the end elements 38, 39. This strip 7 is then placed opposite the first 33a and / or second 33b faces of the hollow element 31, for example, as shown. with reference to FIG. 3B, or of the face of at least one end element 38, 39 intended to include protuberances.
  • 3B is an exploded view of the strip 7 and of the hollow elements 31, but this exploded view is only presented to clearly distinguish the strip 7 from the hollow elements 31.
  • the fixing of this strip 7 on the surface of the elements 31, 38, 39 may be produced by brazing during a step of brazing the heat exchange bundle 3, for example as described in more detail
  • the strip 7 can be made of the same material as the hollow elements 31.
  • the strip 7 can in particular be made of metal or a metal alloy, such as for example aluminum or an aluminum alloy.
  • the protuberances 5 can be formed on the strip 7 by deformation of the surface of this strip 7 or even by adding material to this strip 7.
  • the protuberances 5 may have a shape of constant cross section.
  • constant cross-sectional shape it is understood here that the protuberance 5 has a diameter (in the case of a cylindrical protuberance) or a constant cross-section over the whole of its height h, that is to say over the whole of the space 37, 37 'arranged between the elements 31, 38, 39 for the passage of the second fluid F2 in which it extends.
  • the protuberances 5 have a first end 51 disposed in contact with the face of the element 31, 38, 39 which carries the protuberance 5 and a second free end 53, opposite the first end 51, in contact with the hollow element 31. or the adjacent end member 38, 39.
  • Such an arrangement of the protuberances 5 can offer significant resistance to the deformations associated with the passage of the second fluid F2 in the space 37, 37 '.
  • the cross section of the protuberance 5 may be oblong (FIG. 4A), parallelepiped (FIG.
  • the protuberances 5 may have a shape of variable cross section.
  • the expression variable cross-sectional shape is understood here to mean that the protuberance 5 has a diameter or a cross-section
  • the protuberances 5 have a first end 51 disposed in contact with the face of the element 31, 38, 39 which carries the protuberance 5 and a second free end 53, opposite the first end 51, in contact with the hollow member 31 or the adjacent end member 38, 39.
  • the first end 51 has an area greater than that of the second free end 53.
  • protuberances 5 can make it possible to limit the pressure drop and the reduction in the flow speed of the second fluid F2 in the space 37, 37 'defined between a hollow element 31 and an adjacent element 31, 38, 39 while at the same time disrupting the circulation of this second fluid F2 in space 37, 37 '.
  • the protuberances 5 may have a conical shape having a second free end 53 pointed (FIG. 5A), flat (FIG. 5B), or even a dome shape (FIG. 5C).
  • the shape of the protuberances 5 can be chosen as a function of the stresses which they may be subjected to during the operation of the heat exchanger 1 or even during the brazing of the exchange bundle. thermal 3.
  • the shape of these protuberances 5 can also be chosen according to the disturbances of the flow of the second fluid F2 desired in the space 37, 37 '(visible in particular in FIG. 1) ⁇
  • the second free ends 53 of the protuberances 5 carried by the faces of the two adjacent elements 31, 38, 39 arranged opposite one another can cooperate in different ways in the assembled state of the bundle. heat exchange 3.
  • the second free ends 53 of the protuberances 5 carried by the faces of two adjacent elements 31, 38, 39 arranged opposite one another can be in contact with one another.
  • the second free ends 53 of the protuberances 5 carried by a face of an element 31, 38, 39 may be in contact with a surface of an adjacent element 31, 38, 39. More particularly, the second free ends 53 of the protuberances 5 carried by the first face 33a of the first hollow element 31a are in contact with the second face 33b of the second hollow element 31b and vice versa. Such cooperation is also conceivable for the cooperation of the second ends 53 of the protuberances 5 carried by a face of a hollow element 31 arranged opposite the end element 38, 39 (visible in FIG. 1) adjacent in the case of where the face of this end element 38, 39 is smooth.
  • the second free ends 53 of the protuberances 5 carried by the first face 33a of the first hollow element 31a can be in contact alternately with the second free ends 53 of the protuberances 5 carried by the adjacent element 31, 38, 39. and with the face of the adjacent element 31, 38, 39 disposed opposite the first face 33a of the first hollow element 31a.
  • the adjacent element may correspond to a second hollow element 31b, the second face 33b of which has protrusions 5 configured to have their second ends 53 disposed in contact with certain protuberances 5 carried by the first face 33a of the first hollow element 31a and zones devoid of protuberances configured to be in contact with the second end 53 of protuberances 5 having a size equal to a height of the space 37 defined for the circulation of the second fluid F2 between the first 31a and second 31b hollow elements.
  • Such a configuration of the protuberances 5 can make it possible to modify the disturbances of the second fluid F2 during its flow through the heat exchange bundle 3, and also to play on the speed of movement of this second fluid F2 inside it. space 37, 37 'during its passage through the heat exchange bundle 3.
  • the heat exchange bundle 3 comprises at least one additional fin 6 (better shown with reference to FIGS. 7A to 9B) in this case five additional fins 6a - 6c.
  • additional fins 6a, 6b, 6c are arranged in the space 37 defined for the passage of the second fluid F2 between two adjacent hollow elements 31.
  • These additional fins 6a, 6b, 6c are arranged
  • these additional fins 6a, 6b, 6c also contribute to the disturbance of the flow of the second fluid F2 in the space 37.
  • these additional fins 6a, 6b, 6c ensure a homogenization of the temperature of the second fluid F2 improved compared to the heat exchange beams known from the prior art.
  • these additional fins 6a, 6b, 6c contribute to the improvement of heat exchanges between the first Fl and second F2 fluids within this heat exchange bundle 3 and therefore within the heat exchanger 1 ( visible in figure 1).
  • these additional fins 6a, 6b, 6c cooperate with the protuberances 5.
  • Such an additional fin 6, 6a, 6b, 6c is for example shown with reference to Figures 7A and 7B.
  • This additional fin 6, 6a, 6b, 6c can for example be made of metal, and in particular of a material having a thermal conductivity greater than or equal to 45 W.nrhK- 1 .
  • the material constituting the at least one additional fin 6, 6a, 6b, 6c is identical to that forming the hollow elements 31 (visible for example in FIG. 2), in order in particular to allow fixing of the 'fin
  • the additional fin 6, 6a, 6b, 6c is flat.
  • the additional fin 6, 6a is solid and corresponds to a plate intended to be placed in the space 37, 37 'for the circulation of the second fluid F2 between two elements 31, 38 , 39 adjacent.
  • Such an additional fin 6, 6a can in particular be configured to be sandwiched between two protuberances 5 carried respectively by the faces of two adjacent elements 31, 38, 39 arranged opposite one another.
  • Such an additional fin 6, 6a can in particular be brazed between these two protuberances 5 in order to allow the formation of the heat exchange bundle 3.
  • the additional fin 6, 6b, 6c may have openings 61.
  • openings 61 are configured to cooperate with the protuberances 5 carried by at least one element 31, 38, 39 of the beam of heat exchange.
  • the openings 61 have a section s, the dimensions of which are adapted to the dimensions of the protuberance 5 with which this opening 61 is intended to cooperate.
  • Such openings 61 allow in particular an arrangement of the additional fin 6, 6b, 6c at different places in the space 37, 37 'defined for the circulation of the second fluid F2, as well when the protuberances 5 are carried by a single element. 31, 38, 39 of the heat exchange bundle 3 than by two adjacent elements 31, 38, 39 whose faces presenting the protuberances 5 are arranged opposite one another.
  • openings 61 can cooperate equally well with protrusions 5 of constant cross section (as shown with reference to Figures 4A to 4C) or of variable cross section (as shown with reference to Figures 5A to 5C).
  • the edge of these openings is intended to be brazed on the outer surface of the protuberances 5 in order to allow this additional fin 6, 6b, 6c to be held in position in the heat exchange bundle 3.
  • the openings 61 are circular in shape. Such shapes are easy to obtain and their section s can easily be modified as well.
  • other shapes for the openings 61 can be envisaged, such as for example substantially parallelepipedal or even triangular shapes, these other shapes being adapted to the shape of the cross section of the protuberances 5.
  • the protuberances 5 carried by the hollow elements 31 are of variable cross section and the heat exchange bundle 3 has five additional fins 6a, 6b, 6c arranged in the space 37 for the passage of the second fluid F2. According to other variants described later, other
  • the heat exchange bundle 3 has a first additional fin 6a, arranged in the center of the space 37 for the circulation of the second fluid F2, two second additional fins 6b arranged opposite the first additional fin 6a, and two third additional fins 6c arranged between the face 33a, 33b of the hollow element 31 and the second additional fin 6b.
  • the first additional fin 6a does not have openings 61 and corresponds therefore to the additional fin 6a shown with reference to FIG. 7A
  • the second 6b and third 6c additional fins have at least the openings 61 and therefore correspond to the additional fin 6b, 6c shown with reference to Figure 7B.
  • first 6a, second 6b and third 6c additional fins are arranged superimposed with respect to each other in the space 37 defined for the circulation of the second fluid F2.
  • the section s of the openings 61 present in these additional fins 6b, 6c is not constant. More particularly the section s of the openings 61 of the third additional fins 6c has larger dimensions than the section s of the openings 61 of the second additional fins 6b.
  • the positioning of the second 6b and third 6c additional fins is determined by the dimensions of the section s of the openings 61 present in these second 6b and third 6c additional fins. More particularly according to the embodiment of FIG.
  • the protuberances 5 are of conical shape with a pointed second free end 53 as shown with reference to FIG. 5A.
  • the second 6b and third 6c additional fins have openings 61 of circular shape. With such cooperation of the additional fins 6 with the protuberances 5 it is possible to adapt their positioning in the space 37 by adapting the diameter of the openings 61 to the external diameter of the protuberance 5 of conical shape.
  • the protuberances 5 of the heat exchange bundle 3 have a section of variable shape (shown with reference to FIGS. 5A to 5C). More particularly, these protuberances are carried respectively by the first face 33a of a first hollow element 31a and by the second face 33b of a second hollow element arranged opposite the first face 33a of the first hollow element 31a.
  • the heat exchange bundle 3 has a single fin additional 6 sandwiched between the second free ends 53 of the protuberances 5. This additional fin 6 may for example correspond to the additional fin 6 shown with reference to FIG. 7A.
  • the additional fin 6 may have at least one spacer 65 extending parallel to the general direction of extension of the protuberances 5 in the space 37, 37 'for the circulation of the second fluid F2, as is by example best seen in Figure 8B. More particularly, these spacers 65 are arranged
  • This spacer 65 can also contribute to the disruption of the flow of the second fluid F2 within the heat exchange bundle 3 so
  • the additional fin 6 has spacers 65 arranged peripherally and perpendicularly to the general direction of circulation of the second fluid F2 inside the space 37.
  • the spacers 65 may have a different arrangement on an additional fin 6.
  • additional 6 further presents the openings 61 intended to cooperate with
  • the spacers 65 are offset with respect to the openings 61 on the additional fin 6. Such an arrangement of the spacers 65 makes it possible in particular to improve the disturbances in the circulation of the second fluid F2 at the level of its entry into the heat exchange bundle 3. In addition, the arrangement of the spacers 65 on either side of the additional fin 6 makes it possible to facilitate its
  • the first 6a, second 6b and third 6c additional fins each have spacers 65.
  • These spacers 65 have a dual role.
  • these spacers allow define a space between these various additional fins 6a, 6b, 6c, and on the other hand they also play a role of disturbing the circulation of the second fluid F2.
  • the spacers 65 all extend in the same direction and can be carried only by certain additional fins 6a, 6b, 6c.
  • one of the third additional fins 6c does not have any spacers 65 and may correspond for example to the additional fin 6c shown with reference to FIG. 7B while the other additional fins 6 of the heat exchange bundle 3 all have spacers 65 and may correspond to the additional fins 6 shown with reference to Figures 9A and 9B.
  • the protuberances 5 may be of variable cross section and carried only by the first 33a or the second 33b face of the hollow element 31, or alternatively by at least one of the end elements 38, 39 when they are present .
  • the additional fin 6 has the openings 61 (shown with reference to FIGS. 7B, 9B) intended to cooperate with the protuberances 5.
  • the openings 61 have a section s whose dimensions are configured to allow the positioning of this additional fin 6 in the heat exchange bundle 3, this positioning being dependent on the dimensions of the cross section of the protuberance 5 of variable cross section.
  • FIG. 10A to 10C there is shown different variants of a second embodiment of the heat exchange bundle 3.
  • the protuberances 5 are of constant cross section and can therefore correspond. the protrusions described with reference to Figures 4A to 4C.
  • the heat exchange bundle 3 has a first hollow element 31a having protuberances 5 on its first face 33a.
  • the second face 33b of the second hollow element 31b disposed opposite the first face 33a of the first hollow element 31a, is smooth, that is to say that it does not have any protuberances 5.
  • the space 37 defined for the passage of the second fluid F2 has a single additional fin 6.
  • the additional fin 6 has at least the openings 61 configured to cooperate with the protuberances 5 carried by the first face 33a of the first hollow element 31a, and in particular the insertion of the protuberances 5 into the openings 61 of the additional fin 6 in order to allow its positioning in the space 37 defined for the circulation of the second fluid F2.
  • the additional fin 6 therefore corresponds to the additional fin 6 described with reference to FIG. 7B for example.
  • the protuberance 5 has a cylindrical shape (as shown in FIG. 4C) and the additional fin 6 has an opening 61 whose section s has a diameter such as the outer wall of the protuberance 5. is in contact with the inside of the opening 61 in the engaged state of the additional fin 6 on the
  • protrusion 5 to allow attachment by brazing of the additional fin 6 on the protrusion 5.
  • the heat exchange bundle 3 has protuberances 5 carried by only one face of the elements 31, 38, 39 forming this heat exchange bundle 3 as described previously with reference in Figure 10A.
  • This heat exchange bundle 3 has a single additional fin 6 arranged in the space 37, 37 ’defined for the circulation of the second fluid F2.
  • This additional fin 6 has spacers 65 oriented on either side of this additional fin 6. The ends of these spacers 65 are in contact with the adjacent elements 31, 38, 39. Thus, these spacers 65 define a distance between the different adjacent elements 31, 38, 39 forming this heat exchange bundle 3.
  • these additional fins 6 have the openings 61 configured to cooperate with the protuberances 5 carried by the different elements. 31, 38, 39 of this heat exchange bundle 3.
  • the heat exchange bundle 3 has protuberances 5 carried by the first 33a and second 33b faces of the first 31a and second 31b hollow elements. These protrusions 5 are also protrusions 5 having a constant cross section, and in particular of cylindrical shape as shown with reference to FIG. 4C. According to this particular embodiment, the heat exchange bundle 3 has three additional fins 6a, 6b superimposed in the space 37 defined for the circulation of the second fluid F2. More
  • the heat exchange bundle 3 has a first fin additional 6a intended to be sandwiched between the second free ends 53 of the protuberances 5 carried by the first 33a and second 33b faces of the first 31a and second 31b hollow elements.
  • this first additional fin 6a is solid and may correspond to those described with reference to FIGS. 7A or 9A.
  • the heat exchange bundle 3 has two second additional fins 6b arranged respectively between the first additional fin 6a and the first 31a or the second 31b hollow element. In order to allow their positioning in the heat exchange bundle 3, these second additional fins 6b have the openings 61
  • the second additional fins 6b have spacers 65 in order to allow their positioning relative to each other in the heat exchange bundle 3.
  • these spacers 65 define an additional inter-fin space b in order to allow the circulation of the second fluid F2 in the space 37, 37 '.
  • the spacers 65 also define a distance between at least one of the second additional fins 6b and the adjacent element 31, 38, 39, and more particularly the second hollow element 31b. This spacing is also configured to allow the circulation of the second fluid F2 between this second additional fin 6b and the second hollow element 31b.
  • the additional fin 6 may also have at least one louver 63.
  • This at least one louver 63 corresponds to a device for disturbing the flow of the second fluid F2.
  • this louver 63 also contributes to improving the homogenization of the temperature of the second fluid F2 during its circulation through the heat exchange bundle 3.
  • This louver 63 therefore contributes to improving the heat exchanges between the first F1 and second F2 fluids within this heat exchange bundle 3.
  • the louvers 63 are arranged so as to have an extension arranged perpendicular to the direction general flow of the second fluid F2 through the heat exchange bundle 3 (visible in particular in FIG. 6).
  • FIGS. 11A, 11B only a portion of the additional fin 6 is shown.
  • the portion of the additional fin 6 has three rows of louvers 63.
  • Such an additional fin 6 is intended to be sandwiched between two protuberances 5 carried respectively by the faces of two elements. 31, 38, 39 adjacent arranged opposite one another as has been previously described.
  • the additional fin 6 comprises, in addition to the louvers 63, the openings 61 intended to cooperate with the protuberances 5 carried by at least one face of an element 31, 38 , 39 of the heat exchange bundle 3.
  • the louvers 63 are arranged in rows and these rows are arranged between the openings 61.
  • each space defined between two openings 61 intended to cooperate with protuberances 5 on the additional fin 6 has a row of louvers 63.
  • the rows of louvers 63 may have different arrangements depending on the desired disturbance of the circulation of the second fluid. F2.
  • the additional fin 6 may have the rows of louvers 63 as shown over the entire length of the heat exchange bundle 3.
  • the additional fin 6 may have louvers 63 randomly over the length of the heat exchange bundle 3.
  • the additional fin 6 may have a row of louvers 63 between two openings 61 and then be full between the next two openings 61 and so on along the length of the heat exchange bundle 3.
  • the additional fin 6 may have, in addition to the louvers 63, the spacers 65.
  • These additional fins 6 shown with reference to FIGS. 12A and 12B have the same. characteristics than those described previously with reference to Figures 9A and 9B.
  • the heat exchange bundle 3 has a single additional fin 6.
  • This additional fin 6 has at least one portion of sinusoidal shape.
  • This portion of sinusoidal shape has a curvature 67 disposed in the space 37, 37 'defined for the circulation of the second fluid F2 and between two consecutive protuberances 5 in the direction of circulation of the first fluid F1.
  • Such a sinusoidal shape for the fin additional 6 also makes it possible to disturb the circulation of the second fluid F2 as it passes through the heat exchange bundle.
  • the elements 31, 38, 39 of the heat exchange bundle 3 each have protrusions 5 having second free ends 53 arranged facing each other.
  • this additional fin 6 has flat portions 69 arranged at the level of the protuberances 5.
  • the flat portions 69 of the additional fin 6 are solid and sandwiched between the second free ends 53.
  • protuberances 5 carried by two adjacent elements 31, 38, 39 arranged facing each other.
  • the protuberances 5 can be carried only by one face of an element 31, 38, 39 of the heat exchange bundle 3.
  • the flat portion 69 of the additional fin 6 of sinusoidal shape may have the openings 61 in order to allow its installation and its positioning between two adjacent elements 31, 38, 39 of the heat exchange bundle 3.
  • the manufacturing process 100 comprises a step of producing E1 protuberances 5 on at least one face of at least one hollow element 31. These protuberances 5 can be produced directly on the hollow element 31 or be produced upstream on the strip 7. (visible in Figures 3A and 3B).
  • the protuberances 5 When the protuberances 5 are produced directly on the hollow element 31, they can be produced by deformation, and in particular by stamping, of a surface of the first 33a and / or second 33b face of the hollow element 31. Such a face preparation of the protuberances 5 is quick to implement and also allows the first fluid F1 to pass inside these protuberances 5, which makes it possible to improve the heat exchanges between the first Fl and second F2 fluids when they pass through the heat exchange bundle 3.
  • the protuberances 5 can be made on the hollow element 31 by adding material to a surface of the first 33a and / or second 33b faces of the hollow element 31.
  • Such additions of material can for example be made by a cold metallization process, or even by a direct metal deposition process, on this surface and in particular on the first 33a and / or second 33b faces of the hollow elements 31.
  • Such embodiments of the protuberances by additive processes make it possible to for example have access to complex shapes for these protuberances which would only be difficult to access by a stamping process, or else to give the protuberances 5 thus produced particular properties.
  • the cold metallization process can implement the use of a mask in order to be able to define sections of particular shapes for these protuberances.
  • the cold metallization process corresponds to the projection of a material on the surface in order to allow the formation of protuberances 5.
  • the cold metallization process uses a gas under a pressure which may be between 5 bars and 50 bars and at a temperature which may be less than or equal to 1100 ° C.
  • the projection temperature of the material must be lower than the melting point of this material in order to avoid any crystalline modification or even any oxidation thereof.
  • the use of pressurized gas makes it possible to give a sufficient speed to this material so that it undergoes a plastic deformation at the time of its impact on the hollow element 31 and forms the protuberance 5 by accumulation of material linked to this. plastic deformation.
  • the gas used for this cold metallization process can for example be chosen from argon, helium and dihydrogen, alone or as a mixture.
  • the cold metallization process can implement a first sub-step of spraying particles composed of a first material followed by a second sub-step of spraying a second material, different from first material, on the surface of the hollow elements 31.
  • the second material may have brazing properties superior to those of the first material in order to facilitate a subsequent step of this manufacturing process 100.
  • the first and second materials intended to form the protuberances 5 must have sufficient chemical compatibility to ensure the mechanical retention of the beam heat exchange 3. It is thus possible to modify certain physicochemical properties of the protuberances 5.
  • the direct metal deposition process uses a laser whose power can be between 0.3 kW and 4 kW.
  • the direct metal deposition process corresponds to the projection of a powder on the surface of the desired hollow element 31 and then to the irradiation of this powder with the aid of the laser in order to allow the latter to melt.
  • This direct metal deposition process makes it possible to produce protuberances 5 on the first 33a and / or the second 33b faces of the hollow element 31 having small thicknesses, and in particular being able to reach thicknesses of the order of 0.2 mm.
  • the protuberances 5 can be produced on the strip 7 (shown with reference to FIGS. 3A and 3B) distinct from the hollow elements 31.
  • the production step E1 of the protuberances 5 comprises a first formation sub-step protuberances on the strip 7 then a second sub-step of
  • this strip 7 having the protuberances 5 on the first 33a and / or second 33b faces of the hollow elements 31.
  • the various techniques for forming the protuberances 5 described above, as well as regards the deformation of a surface of the strip 7 that as regards the deposit of material on the surface of the strip 7 in order to form the protuberances 5, can also be used during the first sub-step of forming the protuberances 5 on the strip 7.
  • the second sub-step of positioning this strip 7 corresponds to the arrangement of this strip 7 facing the first 33a and / or second 33b faces of the hollow element 31. This strip 7 is therefore placed opposite the face of the element hollow 31 intended to present the
  • the manufacturing process 100 then implements a step of preparing a stack E2.
  • This stack comprises at least two hollow elements 31, at least one of which has at least one face comprising the protuberances 5, and at least one additional fin 6 disposed between two hollow elements 31.
  • this stack further comprises the strip 7 disposed between a hollow element 31 and at least one additional fin 6.
  • the stack may further comprise two end elements 38, 39. These end elements 38, 39 are arranged on either side of the superposition of hollow elements 31 and parallel to these hollow elements. 31. These end elements 38, 39 respectively have a face arranged opposite a first 33a or a second 33b face of a hollow element 31.
  • ends 38, 39 may include a plurality of protuberances 5 on its face disposed opposite the first 33a or the second 33b face of the hollow element 31.
  • these protuberances 5 can be produced directly on the end element 38, 39 by deformation of a surface of this end element 38, 39 or by depositing material on this surface as described above.
  • the protuberances 5 can be produced directly on the end element 38, 39 by deformation of a surface of this end element 38, 39 or by depositing material on this surface as described above.
  • protrusions 5 can be attached to the end element 38, 39 with the strip 7 described above. These protuberances 5 extend into the space 37 ’defined for the circulation of the second fluid F2. Furthermore, the stack may further include at least one additional fin 6 disposed in this space 37 ’defined between the hollow element 31 and the adjacent end element 38, 39.
  • the manufacturing process 100 then implements a heating step and
  • the manufacturing process 100 is simple and quick to implement, in particular due to the reduction in constituent elements of the heat exchange bundle 3 of the heat exchanger 1.
  • the strip 7 having the protuberances 5, when it is present is brazed to the faces of the hollow elements 31 having it during this step of heating and compression E3.
  • these end elements 38, 39 are brazed with the hollow elements 31 during this heating and compression step E3.
  • the manufacturing method 100 may include a final step of fixing (not shown) of the inlet 11 and outlet 13 (visible in FIG. 1) for the first fluid F1.
  • the method 100 may further comprise a step of producing (not shown) openings 61 intended to cooperate with the protuberances 5 carried by the first 33a and / or second 33b faces of the hollow element 31. and / or the face respectively of at least one end element 38, 39 arranged opposite the hollow element 31 in at least one additional fin 6. This step of making openings 61 is carried out upstream of the step of preparing the stack E2.
  • the manufacturing process 100 can comprise a step of producing (not shown) at least one louver 63 in at least one additional fin 6.
  • This step of producing at least one louver 63 is also carried out upstream of the step of preparing the stack E2.
  • the steps for producing openings 61 and louvers 63 can be carried out simultaneously, which makes it possible, among other things, to limit the manufacturing times of such a heat exchange bundle 3 and facilitate the positioning of the louvers 63 between the openings 61 of the additional fin 6.
  • protuberances by depositing material on the surface of the elements 31, 38, 39 or of the strip 7 without departing from the scope of the present description.
  • the heat exchanger 1 having a heat exchange bundle 3 as defined above.
  • the presence of protuberances 5 allows the joining of the various adjacent hollow elements 31 of the heat exchange bundle 3 and allows an increase in the heat exchange surface improving the exchanges between the first F1 and second F2 fluids.
  • the joining of the various hollow elements 31 adjacent to this heat exchange bundle 3 by brazing at the level of the protuberances 5 makes it possible to simplify the structure of the heat exchange bundle 3 and also to ensure good mechanical strength of this heat exchange bundle 3 and therefore of the heat exchanger 1.
  • the presence of at least one additional fin 6 also allows an improvement in the heat exchanges between the first F1 and second F2 fluids thanks to the increase in the disturbance of the circulation of the second fluid F2 to through the heat exchange bundle 3.

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Abstract

La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur comprenant un faisceau d'échange thermique (3) entre un premier fluide (F1) et un deuxième fluide (F2), ledit faisceau d'échange thermique (3) étant composé par : au moins deux éléments creux (31) étant configurés pour former un canal à l'intérieur duquel le premier fluide (F1) est destiné à circuler et pour permettre la circulation du deuxième fluide (F2) dans un espace (37) entre les éléments creux (31) superposés, au moins un des éléments creux (31) comporte une pluralité de protubérances (5) disposées au moins sur une des première (33a) et/ou deuxième (33b) faces de l'élément creux (31), lesdites protubérances (5) s'étendant dans l'espace (37) défini pour la circulation du deuxième fluide (F2), et le faisceau d'échange thermique (3) comporte au moins une ailette additionnelle (6) disposée dans l'espace (37) défini entre deux éléments creux (31) adjacents.

Description

Echangeur de chaleur notamment pour véhicule automobile et procédé de fabrication d'un tel échangeur de chaleur
La présente invention traite du domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour les véhicules automobiles, et des procédés de fabrication de tels échangeurs de chaleur.
De nos jours, les échangeurs de chaleur équipent de grands nombre de véhicules automobiles. Ces échangeurs de chaleur peuvent par exemple être dédiés au refroidissement des moteurs ou des batteries, ou encore au fonctionnement des dispositifs de climatisation.
Les échangeurs de chaleur comprennent généralement un faisceau d’échange thermique constitué par un ensemble d’éléments creux superposés dans lesquels un premier fluide caloporteur, comme par exemple de l’eau glycolée ou un fluide réfrigérant, est destiné à s’écouler. Ce faisceau d’échange thermique présente une pluralité d’ailettes disposées entre ces éléments creux. Ces ailettes sont configurées pour augmenter la surface d’échange thermique entre le premier fluide caloporteur circulant à l’intérieur des éléments creux et un deuxième fluide caloporteur, comme par exemple de l’air, circulant entre ces éléments creux. Toutefois, de tels échangeurs de chaleur présentent un nombre important de pièces et peuvent être complexes à assembler, notamment du fait du montage des ailettes. Un tel échangeur de chaleur est par exemple décrit dans le document EP 2869015.
D’autre part, les échangeurs de chaleur à ailettes génèrent une certaine résistance thermique pour l’échange entre le premier fluide caloporteur, comme par exemple le fluide réfrigérant, et le deuxième fluide caloporteur, comme par exemple l’air. En effet, la surface des ailettes permettant d’augmenter la surface d’échange n’est pas en contact direct avec les deux fluides. Les échanges thermiques entre ces deux fluides avec les échangeurs thermiques de l’art antérieur peuvent donc être améliorés.
On connaît du document US 3757856, un échangeur de chaleur dans lequel les éléments creux du faisceau d’échange thermique présentent des protubérance ou des cavités de manière à améliorer les surfaces d’échanges entre les deux fluides circulant dans cet échangeur de chaleur. Cependant, le faisceau d’échange thermique décrit dans ce document nécessite au moins un peigne afin de maintenir les différents éléments formant ce faisceau d’échange thermique ensembles. La disposition de ce peigne peut être complexe et ce dernier peut être amené à bouger, notamment du fait de vibrations liées au fonctionnement du véhicule automobile. Ainsi, la tenue mécanique de ce faisceau d’échange thermique peut être améliorée. D’autre part, le procédé de fabrication du faisceau d’échange thermique peut être simplifié.
La présente invention a pour objet de proposer un échangeur de chaleur présentant des capacités d’échange thermique améliorées par rapport à ceux connus de l’art antérieur et présentant une bonne tenue mécanique.
Un autre objectif de la présente invention, différent de l’objectif précédent, est de proposer un échangeur de chaleur dont le nombre de pièces le constituant est limité.
Un autre objectif de la présente invention, différent des objectifs précédents, est de proposer un échangeur de chaleur qui soit simple et rapide à assembler.
Un autre objectif de la présente invention, différent des objectifs précédents, est de proposer un procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur qui soit simple, rapide et bon marché.
Afin d’atteindre, au moins partiellement, au moins un des objectifs précités, la présente invention a pour objet un échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile, comprenant un faisceau d’échange thermique entre au moins un premier fluide et un deuxième fluide, ledit faisceau d’échange thermique étant composé par au moins deux éléments creux superposés présentant chacun une première et une deuxième faces, lesdits éléments creux étant configurés pour former un canal à l’intérieur duquel le premier fluide est destiné à circuler et pour permettre la circulation du deuxième fluide dans un espace entre les éléments creux superposés,
au moins un des éléments creux comporte une pluralité de protubérances disposées au moins sur une des première et/ou deuxième faces de l’élément creux, lesdites protubérances s’étendant dans l’espace défini pour la circulation du deuxième fluide, et
le faisceau d’échange thermique comporte au moins une ailette additionnelle disposée dans l’espace défini entre deux éléments creux adjacents, ladite ailette additionnelle coopérant avec les protubérances. La présence des protubérances s’étendant dans l’espace pour la circulation du deuxième fluide permet une perturbation du deuxième fluide au cours de son passage à travers l’échangeur de chaleur, ce qui permet une amélioration de l’homogénéisation de sa température et donc une amélioration de ses échanges thermiques avec le premier fluide circulant à l’intérieur des éléments creux. D’autre part, la présence de l’au moins une ailette additionnelle disposée également dans cet espace pour la circulation du deuxième fluide contribue également à la perturbation de la circulation de ce deuxième fluide entre deux éléments creux du faisceau d’échange thermique. Ainsi, la combinaison de l’au moins une ailette additionnelle et des protubérances contribue à l’amélioration des échanges thermiques entre les premier et deuxième fluides au sein du faisceau d’échange thermique.
L’échangeur de chaleur selon la présente invention peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation particulier, le faisceau d’échange thermique comporte en outre deux éléments d’extrémités disposés parallèlement aux éléments creux superposés et respectivement de part et d’autre de la superposition d’éléments creux. Selon ce mode de réalisation particulier, chaque élément d’extrémité présente une face disposée en regard d’une première ou d’une deuxième face de l’élément creux et définit un espace entre l’élément d’extrémité et l’élément creux pour permettre la circulation du deuxième fluide. La face d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard de la première ou de la deuxième face de l’élément creux et/ou la face de l’élément creux disposée en regard de l’élément d’extrémité comporte une pluralité de protubérances. De plus, l’espace défini entre l’élément d’extrémité et l’élément creux pour le passage du deuxième fluide comporte au moins une ailette additionnelle.
Selon une première alternative, les éléments creux superposés du faisceau d’échange thermique peuvent être des plaques.
Selon une deuxième alternative, les éléments creux superposés du faisceau d’échange thermique peuvent être des tubes plats.
Selon un aspect, les éléments creux superposés peuvent être réalisés en aluminium. De manière alternative ou en complément, les éléments creux peuvent être réalisés en un matériau présentant une conductivité thermique supérieure ou égale à 45 W.nrhK·1 à 20°C.
Selon une première variante, les protubérances peuvent être formées directement sur les première et/ou deuxième faces de l’au moins un élément creux et/ou sur la face d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux.
Selon une deuxième variante, les protubérances peuvent être rapportées aux première et/ou deuxième faces de l’au moins un élément creux et/ou sur la face d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux.
Selon un premier mode de réalisation particulier, les protubérances peuvent présenter une forme de section transversale constante et une première extrémité disposée au contact de la première face ou de la deuxième face de l’élément creux et une deuxième extrémité libre, opposée à la première extrémité, disposée au contact de l’élément adjacent.
Selon ce premier mode de réalisation particulier, la section transversale de la protubérance peut être de forme circulaire, oblongue, ou encore parallélépipédique.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier, les protubérances peuvent présenter une forme de section transversale variable dont une première extrémité est disposée au contact de la première face ou de la deuxième face de l’élément creux présente une aire supérieure à celle d’une deuxième extrémité libre, opposée à la première extrémité, disposée au contact de l’élément adjacent.
Selon ce deuxième mode de réalisation particulier, les protubérances peuvent présenter une forme conique présentant une deuxième extrémité libre pointue ou plane, ou une forme de dôme.
Selon un premier aspect, les deuxièmes extrémités libres des protubérances portées par la première face d’un premier élément creux et par la deuxième face d’un deuxième élément creux peuvent être en contact les unes avec les autres à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique. Selon un deuxième aspect, les deuxièmes extrémités libres des protubérances portées par la première face ou la deuxième face d’un élément creux peuvent être en contact avec une surface d’un élément adjacent du faisceau d’échange thermique à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique.
Selon un troisième aspect, les deuxièmes extrémités libres des protubérances portées par la première face d’un premier élément creux peuvent être en contact de manière alternative avec les deuxième extrémités libres des protubérances portées par la deuxième face d’un deuxième élément creux et avec la deuxième face du deuxième élément creux à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique, la première face du premier élément creux étant disposée en regard de la deuxième face du deuxième élément creux.
La deuxième extrémité libre des protubérances peut être configurée pour assurer la liaison mécanique des éléments adjacents par brasage.
L’au moins une ailette additionnelle peut s’étendre sur l’ensemble d’une longueur des éléments creux et/ou des éléments d’extrémités.
Selon une variante, l’au moins une ailette additionnelle peut présenter des ouvertures configurées pour coopérer avec les protubérances portées par la première et/ou la deuxième face de l’élément creux et/ou la face de l’élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux.
Selon un premier mode de réalisation particulier, l’au moins une ailette additionnelle peut être plane.
Selon un aspect particulier, l’au moins une ailette additionnelle peut être pleine et configurée pour être prise en sandwich entre deux protubérances portées par les faces de deux éléments adjacents disposées en regard l’une de l’autre.
Selon un aspect de ce premier mode de réalisation particulier, le faisceau d’échange thermique peut comporter :
au moins deux ailettes additionnelles planes disposées de manière superposée l’une par rapport à l’autre dans l’espace défini pour la circulation du deuxième fluide, et
des protubérances de section transversale variable portées par au moins une première et/ou une deuxième face d’un élément creux et/ou une face d’un élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux,
au moins une des ailettes additionnelles présente les ouvertures, et les ouvertures présentent une section dont les dimensions sont adaptées à la section de la protubérance de section transversale variable de manière à définir le
positionnement de l’ailette additionnelle dans l’espace pour le passage du deuxième fluide du faisceau d’échange thermique.
Les ouvertures dans l’au moins une ailette additionnelle peuvent être de forme circulaire.
De manière alternative ou en complément selon ce premier mode de réalisation particulier, l’au moins une ailette additionnelle peut comporter au moins une persienne.
L’au moins une persienne peut être disposée entre les ouvertures destinées à coopérer avec les protubérances portées par la première et/ou la deuxième face de l’élément creux et/ou de la face de l’élément adjacent disposée en regard de l’élément creux.
Selon un aspect de ce premier mode de réalisation particulier, l’au moins une ailette additionnelle peut comporter en outre au moins une entretoise s’étendant parallèlement à la direction générale d’extension des protubérances dans l’espace pour la circulation du deuxième fluide.
Les entretoises peuvent être configurées pour définir un espace inter-ailettes additionnelles lorsque le faisceau d’échange thermique comporte plus d’une ailette additionnelle, l’espace inter-ailettes additionnelles étant destiné à permettre la circulation du deuxième fluide.
Les entretoises peuvent être configurées pour définir un écartement entre l’ailette additionnelle et l’élément adjacent pour permettre la circulation du deuxième fluide entre l’ailette additionnelle et l’élément adjacent.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier, le faisceau d’échange thermique peut comporter une seule ailette additionnelle et l’ailette additionnelle présente au moins une portion de forme sinusoïdale dont la courbure est disposée dans l’espace défini pour la circulation du deuxième fluide et entre deux protubérances consécutives dans le sens de circulation du premier fluide dans les éléments creux.
Selon un aspect de ce deuxième mode de réalisation particulier, les faces d’un élément creux et d’un élément adjacent disposées en regard l’une de l’autre peuvent présenter des protubérances, et l’ailette additionnelle de forme sinusoïdale peut présenter des portions planes prises en sandwich entre ces protubérances.
En variante ou en complément, l’ailette additionnelle de forme sinusoïdale peut présenter des ouvertures configurées pour coopérer avec au moins une protubérance portée par la première et/ou deuxième faces de l’élément creux et/ou la face de l’élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux de manière à assurer l’installation de cette ailette additionnelle de forme sinusoïdale entre deux éléments adjacents.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur tel que défini précédemment. Le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes :
réalisation de protubérances sur au moins une première et/ou deuxième face d’au moins un élément creux ;
préparation d’un empilement comprenant :
* au moins deux élément creux, et
* au moins une ailette additionnelle disposée entre deux éléments creux adjacents ; et
chauffe et compression de l’empilement afin de permettre le brasage des deuxièmes extrémités libres des protubérances portées par la première et/ou la deuxième faces de l’au moins un élément creux avec l’élément creux adjacent disposé en regard de ces deuxièmes extrémités libres.
Un tel procédé de fabrication est donc simple à mettre en œuvre. De plus, la formation d’une liaison mécanique brasée entre les éléments adjacents permet d’assurer une bonne tenue mécanique du faisceau d’échange thermique.
Le procédé de fabrication de l’échangeur de chaleur selon la présente invention peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison. Selon un aspect, l’empilement peut comporter en outre deux éléments d’extrémités disposés respectivement de part et d’autre de la superposition d’éléments creux et
parallèlement à ces éléments creux, lesdits éléments d’extrémités présentant une face disposée en regard de la première ou de la deuxième face d’un élément creux, la face d’au moins un des éléments d’extrémités disposée en regard de l’élément creux et/ou la face de l’élément creux disposée en regard de l’élément d’extrémité comporte une pluralité de protubérances s’étendant dans un espace défini pour la circulation du deuxième fluide, l’empilement comportant en outre au moins une ailette additionnelle disposée dans cet espace défini entre l’élément creux et l’élément d’extrémité adjacent pour le passage du deuxième fluide.
Selon un premier mode de réalisation particulier, les protubérances peuvent être réalisées directement sur les première et/ou deuxième faces de l’élément creux et/ou sur la face d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux lors de l’étape de réalisation des protubérances.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier, l’étape de réalisation de
protubérances peut comprendre une première sous-étape de formation des protubérances sur un feuillard distinct de l’élément creux et/ou de l’élément d’extrémité et une deuxième sous-étape de positionnement de ce feuillard présentant les protubérances sur les première et/ou deuxième faces de l’élément creux et/ou sur la face respectivement de l’élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux ; ledit feuillard étant pris en sandwich entre l’au moins une ailette additionnelle et l’élément creux et/ou l’élément d’extrémité.
Selon un premier aspect, les protubérances peuvent être réalisées par déformation d’une surface des première et/ou deuxième faces de l’élément creux et/ou de la face respectivement d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux, ou du feuillard, et notamment par emboutissage, lors de l’étape de réalisation des protubérances.
Selon un deuxième aspect, les protubérances peuvent être réalisées par dépôt de matière sur une surface des première et/ou deuxième faces de l’élément creux et/ou de la face respectivement d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard des éléments creux ou du feuillard lors de l’étape de réalisation des protubérances. Selon une première variante de ce deuxième aspect, l’étape de réalisation de protubérances peut être réalisée par un procédé de métallisation à froid sur les première et/ou deuxième faces des éléments creux et/ou sur la face d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux ou sur le feuillard.
Le procédé de métallisation à froid peut mettre en œuvre l’utilisation d’un masque.
Selon un mode de réalisation particulier de cette première variante, le procédé de métallisation à froid peut mettre en œuvre une première sous-étape de projection de particules composées d’un premier matériau suivie d’une deuxième sous-étape de projection d’un deuxième matériau, différent du premier matériau, sur la face de l’élément présentant les protubérances ou sur le feuillard.
Le procédé de métallisation à froid peut mettre en œuvre un gaz sous une pression pouvant être comprise entre 5 bars et 50 bars et à une température pouvant être inférieure ou égale à 1100°C.
Le gaz utilisé dans le procédé de métallisation à froid peut être choisi parmi l’argon, l’hélium, le dihydrogène, seuls ou en mélange.
Selon une deuxième variante, l’étape de réalisation de protubérances peut être réalisée par un procédé de dépôt métallique direct sur les première et/ou deuxième faces de l’élément creux et/ou sur la face respectivement d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux ou sur le feuillard.
Le procédé de dépôt métallique direct met en œuvre un laser dont la puissance peut être comprise entre 0,3 kW et 4 kW.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé de fabrication peut comprendre en outre une étape de réalisation d’ouvertures destinées à coopérer avec les protubérances portées par la première et/ou la deuxième face de l’élément creux et/ou la face
respectivement d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard de l’élément creux dans l’au moins une ailette additionnelle, ladite étape de réalisation d’ouvertures étant réalisée en amont de l’étape de préparation de l’empilement. De manière alternative ou en complément, le procédé de fabrication peut comprendre en outre une étape de réalisation d’au moins une persienne dans l’au moins une ailette additionnelle, cette étape de réalisation d’au moins une persienne étant réalisée en amont de l’étape de préparation de l’empilement.
Selon un mode de réalisation particulier, l’étape de réalisation d’au moins une persienne peut être réalisée simultanément à l’étape de réalisation d’ouvertures dans l’au moins une ailette additionnelle.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
[Fig. 1] la figure 1 est une représentation schématique en perspective d’un échangeur de chaleur ;
[Fig. 2] la figure 2 est une représentation schématique en perspective partielle d’un faisceau d’échange thermique de l’échangeur de chaleur de la figure 1 ;
[Fig. 3A] la figure 3A est une représentation schématique en perspective d’un feuillard présentant des protubérances;
[Fig. 3B] la figure 3B est une représentation schématique éclatée en perspective d’un faisceau d’échange thermique présentant des protubérance rapportées à des éléments creux de l’échangeur de chaleur de la figure 1 ;
[Fig. 4A] la figure 4A est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une première variante ;
[Fig. 4B] la figure 4B est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une deuxième variante ;
[Fig. 4C] la figure 4C est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une troisième variante ; [Fig. 5A] la figure 5A est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une quatrième variante ;
[Fig. 5B] la figure 5B est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une cinquième variante;
[Fig. 5C] la figure 5C est une représentation schématique d’un ensemble de protubérances selon une sixième variante;
[Fig. 6] la figure 6 est une représentation schématique de face du faisceau d’échange thermique de l’échangeur de chaleur de la figure 1 selon un premier mode de réalisation particulier ;
[Fig. 7A] la figure 7A est une représentation schématique de face d’une portion d’une ailette additionnelle selon une première alternative ;
[Fig. 7B] la figure 7B est une représentation schématique de face de la portion de l’ailette additionnelle de la figure 7A selon une variante ;
[Fig. 8A] la figure 8A est une représentation schématique de face d’un faisceau d’échange thermique de l’échangeur de chaleur de la figure 1 selon une variante du premier mode de réalisation particulier;
[Fig. 8B] la figure 8B est une représentation schématique de face d’un faisceau d’échange thermique de l’échangeur de chaleur de la figure 1 selon une autre variante du premier mode de réalisation particulier ;
[Fig. 9A] la figure 9A st une représentation schématique de face d’une portion d’une ailette additionnelle selon une deuxième alternative;
[Fig. 9B] la figure 9B est une représentation schématique de face de la portion de l’ailette additionnelle de la figure 9A selon une variante;
[Fig. 10A] la figure 10A est une représentation schématique de face d’un faisceau d’échange thermique de l’échangeur de chaleur de la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation particulier; [Fig. 10B] la figure 10B est une représentation schématique de face d’un faisceau d’échange thermique de l’échangeur de chaleur de la figure 1 selon une variante du deuxième mode de réalisation particulier ;
[Fig. 10C] la figure 10C est une représentation schématique de face d’un faisceau d’échange thermique de l’échangeur de chaleur de la figure 1 selon une autre variante du deuxième mode de réalisation particulier ;
[Fig. 11A] la figure 11A est une représentation schématique de face d’une portion d’une ailette additionnelle selon une troisième alternative ;
[Fig. 11B] la figure 11B est une représentation schématique de face d’une portion de l’ailette additionnelle de la figure 11A selon une variante ;
[Fig. 12A] la figure 12A est une représentation schématique de face d’une portion d’une ailette additionnelle selon une quatrième alternative ;
[Fig. 12B] la figure 12B est une représentation schématique de face d’une portion de l’ailette additionnelle de la figure 12A selon une variante ;
[Fig. 13] la figure 13 est une représentation schématique de face d’un faisceau d’échange thermique de l’échangeur de chaleur de la figure 1 selon un troisième mode de réalisation particulier ; et
[Fig. 14] la figure 14 est une représentation schématique d’un organigramme illustrant un procédé de fabrication de l’échangeur de chaleur de la figure 1.
Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. Dans la présente description on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tels ou tels critères.
Dans la description suivante, on entend par « conductivité thermique », l’énergie, ou quantité de chaleur, transférée par unité de surface et de temps, exprimée en watt par mètre- kelvin (W.nrhK-1).
D’autre part, on entend par « surface » dans la description suivante, une étendue représentant au moins une portion de la première ou de la deuxième face de l’élément creux, de la face du premier ou du deuxième élément d’extrémité disposée en regard des éléments creux, ou encore du feuillard.
En référence à la figure 1, il est représenté un échangeur de chaleur 1 notamment pour véhicule automobile. Cet échangeur de chaleur 1 comprend un faisceau d’échange thermique 3 entre au moins un premier fluide Fl caloporteur et un deuxième fluide F2 caloporteur (visibles sur la figure 2). Le faisceau d’échange thermique 3 est composé par au moins deux éléments creux 31 superposés. Chaque élément creux 31 forme un canal 35 (visible sur la figure 2) à l’intérieur duquel le premier fluide Fl est destiné à circuler. L’échangeur de chaleur 1 comporte en outre une première 11 et une deuxième 13 boites collectrices. Les première 11 et deuxième 13 boites collectrices sont disposées aux extrémités des éléments creux 31 et forment avec le faisceau d’échange thermique 3 l’échangeur de chaleur 1. La première boite collectrice 11 présente par exemple une entrée lia et la deuxième boite collectrice 13 présente par exemple une sortie 13a afin d’alimenter les éléments creux 31 en premier fluide Fl. Ce premier fluide Fl caloporteur peut notamment être un liquide, comme par exemple de l’eau glycolée ou un fluide réfrigérant. Ces première 11 et deuxième 13 boites collectrices sont rapportées au faisceau d’échange thermique 3 afin de former l’échangeur de chaleur 1. Ces première 11 et deuxième 13 boites collectrices pour le premier fluide Fl peuvent être fixées au faisceau d’échange thermique 3 par brasage ou par une liaison mécanique, notamment par sertissage, par exemple. Les éléments creux 31 superposés du faisceau d’échange thermique 3 peuvent être des plaques afin de former un échangeur de chaleur 1 à plaques, ou encore être des tubes plats afin de former un échangeur de chaleur 1 à tubes. Les éléments creux 31 superposés du faisceau d’échange thermique 3 peuvent notamment être réalisés en matériau présentant une conductivité thermique supérieure ou égale à 45 W.nrLK·1 à 20°C.
Typiquement, ces éléments creux peuvent être réalisés en métal ou en un alliage de métaux, et notamment en aluminium. Une telle conductivité thermique pour le matériau constitutif des éléments creux 31 permet d’assurer de bons transferts thermiques entre le premier Fl et le deuxième F2 fluides dans ce faisceau d’échange thermique 3 afin de permettre notamment les échanges thermiques du premier fluide Fl.
Les éléments creux 31 présentent chacun une première 33a et une deuxième 33b faces (visibles sur la figure 2). Ces éléments creux sont également configurés pour permettre la circulation du deuxième fluide F2 dans un espace 37 (mieux visible sur la figure 2) entre les éléments creux 31 afin de permettre un échange thermique entre le premier Fl et le deuxième F2 fluides lors du fonctionnement de cet échangeur thermique 1. Le deuxième fluide F2 caloporteur peut par exemple être de l’air destiné à circuler entre les éléments creux 31 afin d’échanger de l’énergie thermique avec le premier fluide Fl circulant à l’intérieur des éléments creux 31 par exemple. Selon une première variante, les éléments creux 31 du faisceau d’échange thermique 3 peuvent être des plaques afin de former un échangeur de chaleur 1 à plaques. Selon une première variante, les éléments creux 31 du faisceau d’échange thermique 3 peuvent être des tubes plats afin de former un échangeur de chaleur 1 à tubes.
En référence aux figures 1 et 2, au moins un élément creux 31 comporte une pluralité de protubérances 5 disposées sur au moins une des première 33a et/ou deuxième 33b face de l’élément creux 31. Les protubérances 5 s’étendent dans l’espace 37 défini pour la circulation du deuxième fluide F2. Une telle disposition des protubérances 5 dans l’espace 37 défini pour le passage du deuxième fluide F2 permet de créer des perturbations du flux du deuxième fluide F2 à travers le faisceau d’échange thermique 3, ce qui permet entre autre une meilleure homogénéisation de la température de ce deuxième fluide F2 et une amélioration des échanges thermiques entre le premier Fl et le deuxième F2 fluides circulants dans le faisceau d’échange thermique 3. Selon un premier mode de réalisation particulier, les protubérances 5 peuvent être portées par la première face 33a d’un premier élément creux 31a disposée en regard de la deuxième face 33b d’un deuxième élément creux 31b. La deuxième face 33b du deuxième élément creux 31b ne présente aucune protubérance 5. Dans un tel cas, l’espace 37 comporte alors des protubérances 5 venant d’un seul élément creux 31.
Selon une variante et comme représenté en référence à la figure 2, les protubérances 5 peuvent être portées par les première 33a et deuxième 33b faces de chaque élément creux 31 constitutif du faisceau d’échange thermique 3. L’espace 37 comporte alors des protubérances 5 venant de deux éléments creux 31 adjacents.
D’autre part, les protubérances 5 assurent une liaison mécanique par brasage avec l’élément creux 31 adjacent présentant une face disposée en regard des protubérances 5 portées par l’au moins un élément creux 31. On entend ici par élément adjacent, un élément du faisceau d’échange thermique 3 disposé en regard d’une première 33a ou d’une deuxième 33b face d’un élément creux 31. L’assemblage du faisceau d’échange thermique 3 par brasage permet d’assurer un bon maintien mécanique de ce faisceau d’échange thermique 3. Par ailleurs, ce sont les protubérances 5 qui définissent l’espace 37 pour le passage du deuxième fluide F2. Dans le cas des échangeurs de chaleur de l’art antérieur, cet espace était assuré par la présence d’ailettes disposées entre les éléments creux 31 et sensiblement
perpendiculairement à ces éléments creux 31. La présence des protubérances 5 permet donc de limiter le nombre de constituants du faisceau d’échange thermique 3 ce qui permet notamment de simplifier sa structure et son assemblage. Un tel faisceau d’échange thermique 3 présente donc des coûts de production assez faibles tout en garantissant une bonne tenue mécanique de celui-ci.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 1, le faisceau d’échange thermique 3 peut comporter en outre deux éléments d’extrémités 38, 39. Les éléments d’extrémités 38, 39 du faisceau d’échange thermique 3 sont disposés parallèlement aux éléments creux 31 superposés et respectivement de part et d’autre de la superposition d’éléments creux 31. Ces éléments d’extrémité 38, 39 présentent une face disposée en regard d’une première 33a ou d’une deuxième 33b face d’un élément creux 31. Ces éléments d’extrémités 38, 39 peuvent notamment définir un espace 37’ entre l’élément d’extrémité 38, 39 et l’élément creux 31 adjacent pour permettre la circulation du deuxième fluide F2. Ainsi, le deuxième fluide F2 est destiné à passer au niveau des première 33a et deuxième 33b faces de chaque élément creux 31. Ces éléments d’extrémités 38, 39 peuvent être réalisés par une plaque par exemple en métal, en alliage métallique, comme par exemple en aluminium ou en alliage d’aluminium. Selon une variante, le matériau constitutif des éléments d’extrémités 38, 39 est identique à celui formant les éléments creux 31.
D’autre part, la face de cet au moins un élément d’extrémité 38, 39 disposée en regard de la première 33a ou de la deuxième 33b face de l’élément creux 31 peut comporter une pluralité de protubérances. Ainsi, et comme précédemment, les protubérances s’étendent dans l’espace 37’ pour la circulation du deuxième fluide F2 entre l’élément creux 31 et l’élément d’extrémité 38, 39 adjacent.
De plus, l’espace 37’ défini pour le passage du deuxième fluide F2 entre l’élément creux 31 et l’élément d’extrémité 38, 39 adjacent peut comporter au moins une ailette additionnelle 6 (visible par exemple sur la figure 6). Comme précédemment, cette ailette additionnelle contribue également à la perturbation de la circulation du deuxième fluide F2 dans cet espace 37’ et permet donc notamment une meilleure homogénéisation de la température du deuxième fluide F2 et donc une amélioration des échanges thermique entre les premier Fl et deuxième F2 fluides au sein de ce faisceau d’échange thermique 3.
Selon un premier aspect, l’un, l’autre ou les deux éléments d’extrémités 38, 39 peuvent présenter des protubérances disposées sur la face de ces éléments d’extrémités 38, 39 disposées respectivement en regard de la première 33a ou de la deuxième 33b face d’un élément creux 31.
Selon ce premier aspect, les première 33a ou deuxième 33b faces des éléments creux 31 disposées en regard des éléments d’extrémités 38, 39 peuvent être planes, c’est-à-dire ne présenter aucune protubérance. Dans ce cas, seules les protubérances 5 portées par l’au moins un élément d’extrémité 38, 39 s’étendent dans l’espace 37’. Dans le cas où seul l’un ou l’autre des éléments d’extrémités 38, 39 présente les protubérances, alors l’élément d’extrémité 38, 39 ne présentant pas de protubérances peut être disposé au contact de l’élément creux 31 adjacent.
Selon une variante de ce premier aspect et comme représenté en référence à la figure 2, les première 33a et deuxième 33b faces des éléments creux 31 disposés en regard des éléments d’extrémités 38, 39 présentent des protubérances 5. Dans ce cas, les protubérances 5 portées par les différents éléments 31, 38, 39 formant le faisceau d’échange thermique 3 s’étendent dans l’espace 37, 37’ défini pour le passage du deuxième fluide F2 de part et d’autre des première 33a et deuxième 33b faces des éléments creux 31 du faisceau d’échange thermique 3.
Selon un deuxième aspect, les faces des éléments d’extrémités 38, 39 disposées en regard de la première 33a ou de la deuxième 33b face de l’élément creux 31 adjacent sont lisses, c’est-à-dire qu’elles ne présentent pas de protubérances, et les première 33a et deuxième 33b faces des éléments creux 31 présentent des protubérances 5 (comme représenté en référence à la figure 2) afin de garantir la formation de l’espace 37, 37’ pour la circulation du deuxième fluide F2 à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique 3.
Par ailleurs, les protubérances 5 portées par la face de l’élément creux 31 ou par l’élément d’extrémité 38, 39 assurent une liaison mécanique par brasage avec la face de l’élément 31, 38, 39 adjacent disposée en regard des protubérances 5. On entend par élément 31, 38, 39 adjacent, un élément disposé en regard d’une première 33a ou d’une deuxième 33b face d’un élément creux 31. Un élément adjacent peut donc être un autre élément creux 31 ou l’un des éléments d’extrémités 38, 39.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 2, les protubérances 5 sont formées directement sur les première 33a et/ou deuxième 33b faces de l’élément creux 31. Selon la variante dans laquelle le faisceau d’échange thermique 3 présente les éléments d’extrémités 38, 39 (visibles sur la figure 1), les protubérances peuvent être également formées
directement sur la face des éléments d’extrémités 38, 39 disposée en regard des éléments creux 31. Selon ce mode de réalisation particulier, les protubérances 5 peuvent être réalisées par déformation d’une surface des première 33a et/ou deuxième 33b faces des éléments creux 31 et/ou de la face des éléments d’extrémités 38, 39 disposée en regard des éléments creux 31. De manière alternative, ces protubérances 5 peuvent être formées par ajout de matière sur cette surface comme cela est plus détaillé ultérieurement.
Selon une alternative représentée en référence aux figures 3A et 3B, les protubérances 5 peuvent être rapportées aux première 33a et deuxième 33b faces des éléments creux 31 ou à l’au moins un élément d’extrémités 38, 39 destiné à présenter des protubérances 5 lorsqu’ils sont présents. Les protubérances 5 peuvent notamment être formées sur un feuillard 7, représenté sur la figure 3A. Ce feuillard 7 est distinct des éléments creux 31 ou encore des éléments d’extrémités 38, 39. Ce feuillard 7 est ensuite disposé en regard des première 33a et/ou deuxième 33b faces de l’élément creux 31 par exemple, comme cela est représenté en référence à la figure 3B, ou de la face de l’au moins un élément d’extrémité 38, 39 destinée à comporter des protubérances. La représentation de la figure 3B est une vue éclatée du feuillard 7 et des éléments creux 31, mais cette vue éclatée est uniquement présentée pour bien distinguer le feuillard 7 des éléments creux 31. La fixation de ce feuillard 7 sur la surface des éléments 31, 38, 39 peut être réalisée par brasage au cours d’une étape de brasage du faisceau d’échange thermique 3 par exemple comme cela est décrit plus en détail
ultérieurement. D’autre part, le feuillard 7 peut être réalisé dans le même matériau que les éléments creux 31. Le feuillard 7 peut notamment être réalisé en métal ou en un alliage métallique, comme par exemple en aluminium ou en un alliage d’aluminium. Par ailleurs, les protubérances 5 peuvent être formées sur le feuillard 7 par déformation de la surface de ce feuillard 7 ou encore par ajout de matière sur ce feuillard 7.
En référence aux figures 4A à 4C, il est représenté des exemples de protubérances 5 selon une première variante. Selon cette première variante, les protubérances 5 peuvent présenter une forme de section transversale constante. Par forme de section transversale constante, il est entendu ici que la protubérance 5 présente un diamètre (dans le cas d’une protubérance cylindrique) ou une section transversale constant sur l’ensemble de sa hauteur h , c’est-à-dire sur l’ensemble de l’espace 37, 37’ disposé entre les éléments 31, 38, 39 pour le passage du deuxième fluide F2 dans lequel elle s’étend. Les protubérances 5 présentent une première extrémité 51 disposée au contact de la face de l’élément 31, 38, 39 qui porte la protubérance 5 et une deuxième extrémité libre 53, opposée à la première extrémité 51, au contact de l’élément creux 31 ou de l’élément d’extrémité 38, 39 adjacent. Selon les différents modes de réalisations représentés en référence aux figures 4A à 4C, il est représenté deux protubérances 5 dont les deuxièmes extrémités libres 53 sont disposées respectivement au contact les unes des autres. Une telle disposition des protubérances 5 peut offrir une résistance aux déformations liées au passage du deuxième fluide F2 dans l’espace 37, 37’ importante. Plus particulièrement selon cette première variante, la section transversale de la protubérance 5 peut être de forme oblongue (figure 4A), parallélépipédique (figure 4B), ou encore circulaire (figure 4C). En référence aux figures 5A à 5C, il est représenté des exemples de protubérances selon une deuxième variante. Selon cette deuxième variante, les protubérances 5 peuvent présenter une forme de section transversale variable. Par forme de section transversale variable, on entend ici que la protubérance 5 présente un diamètre ou une section
transversale variable sur l’ensemble de sa hauteur h, c’est-à-dire sur l’ensemble de l’espace 37, 37’ disposé entre les éléments 31, 38, 39 pour le passage du deuxième fluide F2 dans lequel elle s’étend. Dans un tel cas, les protubérances 5 présentent une première extrémité 51 disposée au contact de la face de l’élément 31, 38, 39 qui porte la protubérance 5 et une deuxième extrémité libre 53, opposée à la première extrémité 51, au contact de l’élément creux 31 ou de l’élément d’extrémité 38, 39 adjacent. La première extrémité 51 présente une aire supérieure à celle de la deuxième extrémité libre 53. Selon les différentes réalisations représentées en référence aux figures 5A à 5C, il est représenté deux protubérances 5 dont les deuxièmes extrémités libres 53 sont disposées respectivement au contact les unes des autres. De telles protubérances 5 peuvent permettre de limiter la perte de charge et la diminution de la vitesse d’écoulement du deuxième fluide F2 dans l’espace 37, 37’ défini entre un élément creux 31 et un élément adjacent 31, 38, 39 tout en perturbant la circulation de ce deuxième fluide F2 dans l’espace 37, 37’. Plus particulièrement selon cette deuxième variante, les protubérances 5 peuvent présenter une forme conique présentant une deuxième extrémité libre 53 pointue (figure 5A), plane (figure 5B), ou encore une forme de dôme (figure 5C).
En référence aux figures 4A à 5C, la forme des protubérances 5 peut être choisie en fonction des contraintes qu’elles peuvent être amenées à subir au cours du fonctionnement de l’échangeur de chaleur 1 ou encore au cours du brasage du faisceau d’échange thermique 3. La forme de ces protubérances 5 peut également être choisie en fonction des perturbations du flux du deuxième fluide F2 souhaitées dans l’espace 37, 37’ (visible notamment sur la figure 1)·
Selon différentes variantes non représentées ici, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par les faces des deux éléments 31, 38, 39 adjacents disposées en regard l’une de l’autre peuvent coopérer de différentes manières à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique 3. Selon une première variante, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérance 5 portées par les faces de deux éléments adjacents 31, 38, 39 disposées en regard l’une de l’autre peuvent être en contact les unes avec les autres.
Selon une deuxième variante, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par une face d’un élément 31, 38, 39 peuvent être en contact avec une surface d’un élément 31, 38, 39 adjacent. Plus particulièrement, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par la première face 33a du premier élément creux 31a sont en contact avec la deuxième face 33b du deuxième élément creux 31b et inversement. Une telle coopération est également envisageable pour la coopération des deuxièmes extrémités 53 des protubérances 5 portées par une face d’un élément creux 31 disposée en regard de l’élément d’extrémité 38, 39 (visibles sur la figure 1) adjacent dans le cas où la face de cet élément d’extrémité 38, 39 est lisse.
Selon une troisième variante, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par la première face 33a du premier élément creux 31a peuvent être en contact en alternance avec les deuxième extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par l’élément 31, 38, 39 adjacent et avec la face de l’élément 31, 38, 39 adjacent disposée en regard de la première face 33a du premier élément creux 31a. Plus particulièrement, l’élément adjacent peut correspondre à un deuxième élément creux 31b dont la deuxième face 33b présente des protubérances 5 configurées pour avoir leurs deuxième extrémités 53 disposées au contact de certaines protubérances 5 portées par la première face 33a du premier élément creux 31a et des zones dépourvues de protubérances configurées pour être en contact avec la deuxième extrémité 53 de protubérances 5 présentant une taille égale à une hauteur de l’espace 37 défini pour la circulation du deuxième fluide F2 entre les premier 31a et deuxième 31b éléments creux. Une telle configuration des protubérances 5 peut permettre de modifier les perturbations du deuxième fluide F2 au cours de son écoulement à travers le faisceau d’échange thermique 3, et également de jouer sur la vitesse de déplacement de ce deuxième fluide F2 à l’intérieur de l’espace 37, 37’ au cours de son passage à travers le faisceau d’échange de chaleur 3.
D’autre part, et en référence à la figure 6, le faisceau d’échange thermique 3 comporte au moins une ailette additionnelle 6 (mieux représentée en référence aux figures 7A à 9B) dans le présent cas cinq ailettes additionnelles 6a - 6c. Ces ailettes additionnelles 6a, 6b, 6c sont disposées dans l’espace 37 défini pour le passage du deuxième fluide F2 entre deux éléments creux 31 adjacents. Ces ailettes additionnelles 6a, 6b, 6c sont disposées
parallèlement aux éléments creux 31. Ces ailettes additionnelles 6a, 6b, 6c contribuent également à la perturbation de l’écoulement du deuxième fluide F2 dans l’espace 37. Ainsi, ces ailettes additionnelles 6a, 6b, 6c assurent une homogénéisation de la température du deuxième fluide F2 améliorée par rapport aux faisceaux d’échange thermique connus de l’art antérieur. De ce fait, ces ailettes additionnelles 6a, 6b, 6c contribuent à l’amélioration des échanges thermiques entre les premier Fl et deuxième F2 fluides au sein de ce faisceau d’échange thermique 3 et donc au sein de l’échangeur de chaleur 1 (visible sur la figure 1). D’autre part, ces ailettes additionnelles 6a, 6b, 6c coopèrent avec les protubérances 5.
Une telle ailette additionnelle 6, 6a, 6b, 6c est par exemple représentée en référence aux figures 7A et 7B. Cette ailette additionnelle 6, 6a, 6b, 6c peut par exemple être réalisée en métal, et notamment en un matériau présentant une conductivité thermique supérieure ou égale à 45 W.nrhK-1. Selon un aspect particulier, le matériau constitutif de l’au moins une ailette additionnelle 6, 6a, 6b, 6c est identique à celui formant les éléments creux 31 (visibles par exemple sur la figure 2), afin de permettre notamment une fixation de l’ailette
additionnelle 6, 6a, 6b, 6c par brasage avec les protubérances 5. Une fixation par brasage de l’ailette additionnelle 6, 6a, 6b, 6c sur les protubérances 5 contribue également à
l’amélioration des échanges thermiques entre les premier Fl et deuxième F2 fluides au sein du faisceau d’échange thermique 3 en prévenant la formation d’un pont thermique entre les protubérances 5 et l’ailette additionnelle 6, 6a, 6b, 6c. Selon ces différents modes de réalisation, l’ailette additionnelle 6, 6a, 6b, 6c est plane.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 7A, l’ailette additionnelle 6, 6a est pleine et correspond à une plaque destinée à être disposée dans l’espace 37, 37’ pour la circulation du deuxième fluide F2 entre deux éléments 31, 38, 39 adjacents. Une telle ailette additionnelle 6, 6a peut notamment être configurée pour être prise en sandwich entre deux protubérances 5 portées respectivement par les faces de deux éléments 31, 38, 39 adjacents disposées en regard l’une de l’autre. Une telle ailette additionnelle 6, 6a peut notamment être brasée entre ces deux protubérances 5 afin de permettre la formation du faisceau d’échange thermique 3. Selon le mode de réalisation de la figure 7B, l’ailette additionnelle 6, 6b, 6c peut présenter des ouvertures 61. Ces ouvertures 61 sont configurées pour coopérer avec les protubérances 5 portées par au moins un élément 31, 38, 39 du faisceau d’échange thermique. A cet effet, les ouvertures 61 présentent une section s dont les dimensions sont adaptées aux dimensions de la protubérance 5 avec laquelle cette ouverture 61 est destinée à coopérer. De telles ouvertures 61 permettent notamment une disposition de l’ailette additionnelle 6, 6b, 6c à différents endroits dans l’espace 37, 37’ défini pour la circulation du deuxième fluide F2, aussi bien lorsque les protubérances 5 sont portées par un seul élément 31, 38, 39 du faisceau d’échange thermique 3 que par deux éléments 31, 38, 39 adjacents dont les faces présentant les protubérances 5 sont disposées en regard l’une de l’autre. De plus de telles ouvertures 61 peuvent coopérer aussi bien avec des protubérances 5 de section transversale constante (telles que représentées en référence aux figures 4A à 4C) ou de section transversale variable (telles que représentées en référence aux figures 5A à 5C). De plus, le bord de ces ouvertures est destiné à être brasé sur la surface externe des protubérances 5 afin de permettre le maintien en position de cette ailette additionnelle 6, 6b, 6c dans le faisceau d’échange thermique 3. Selon le mode de réalisation particulier de la figure 7B, les ouvertures 61 sont de forme circulaire. De telles formes sont aisées à obtenir et leur section s peut facilement être modifiée également. Selon d’autres variantes non représentées, d’autres formes pour les ouvertures 61 peuvent être envisagées, comme par exemple des formes sensiblement parallélépipédiques ou encore triangulaires, ces autres formes étant adaptées à la forme de la section transversale des protubérances 5.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 6, les protubérances 5 portées par les éléments creux 31 sont de section transversale variable et le faisceau d’échange thermique 3 présente cinq ailettes additionnelles 6a, 6b, 6c disposées dans l’espace 37 pour le passage du deuxième fluide F2. Selon d’autres variantes décrites ultérieurement, d’autres
configurations du faisceau d’échange thermique 3 peuvent être envisagées. Selon le mode de réalisation particulier de la figure 6, le faisceau d’échange thermique 3 présente une première ailette additionnelle 6a, disposée au centre de l’espace 37 pour la circulation du deuxième fluide F2, deux deuxièmes ailettes additionnelles 6b disposées en regard de la première ailette additionnelle 6a, et deux troisièmes ailettes additionnelles 6c disposées entre la face 33a, 33b de l’élément creux 31 et la deuxième ailette additionnelle 6b. Selon ce mode de réalisation particulier, la première ailette additionnelle 6a ne présente pas d’ouvertures 61 et correspond donc à l’ailette additionnelle 6a représentée en référence à la figure 7A, et les deuxièmes 6b et troisièmes 6c ailettes additionnelles présentent au moins les ouvertures 61 et correspondent donc à l’ailette additionnelle 6b, 6c représentée en référence à la figure 7B. Ces première 6a, deuxièmes 6b et troisièmes 6c ailettes additionnelles sont disposées de manière superposées les unes par rapport aux autres dans l’espace 37 défini pour la circulation du deuxième fluide F2. De plus afin de permettre le positionnement des deuxièmes 6b et troisièmes 6c ailettes additionnelles, la section s des ouvertures 61 présentes dans ces ailettes additionnelles 6b, 6c n’est pas constante. Plus particulièrement la section s des ouvertures 61 des troisièmes ailettes additionnelles 6c présente des dimensions supérieures à la section s des ouvertures 61 des deuxièmes ailettes additionnelles 6b. Ainsi, le positionnement des deuxièmes 6b et troisièmes 6c ailettes additionnelles est déterminé par les dimensions de la section s des ouvertures 61 présentes dans ces deuxième 6b et troisième 6c ailettes additionnelles. Plus particulièrement selon le mode de réalisation de la figure 6, les protubérances 5 sont de forme conique avec une deuxième extrémité libre 53 pointue telle que représentée en référence à la figure 5A. Afin de permettre leur insertion et leur positionnement sur ces protubérances 5, les deuxièmes 6b et troisièmes 6c ailettes additionnelles présentent des ouvertures 61 de forme circulaire. Avec une telle coopération des ailettes additionnelles 6 avec les protubérances 5 il est possible d’adapter leur positionnement dans l’espace 37 en adaptant le diamètre des ouvertures 61 au diamètre externe de la protubérance 5 de forme conique. Un tel
positionnement peut aussi être envisagé dans l’espace 37’ défini entre un élément creux 31 et un élément d’extrémité 38, 39, les protubérances 5 pouvant être portées par une face 33a, 33b de l’élément creux 31 ou encore par la face d’un, de l’autre, ou de chaque élément d’extrémité 38, 39.
En référence aux figures 8A et 8B, il est représenté des variantes du premier mode de réalisation particulier du faisceau d’échange thermique 3 décrit précédemment en référence à la figure 6.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 8A, les protubérances 5 du faisceau d’échange thermique 3 présentent une section de forme variable (représentées en référence aux figures 5A à 5C). Plus particulièrement, ces protubérances sont portées respectivement par la première face 33a d’un premier élément creux 31a et par la deuxième face 33b d’un deuxième élément creux disposée en regard de la première face 33a du premier élément creux 31a. D’autre part, le faisceau d’échange thermique 3 présente une unique ailette additionnelle 6 prise en sandwich entre les deuxième extrémités libres 53 des protubérances 5. Cette ailette additionnelle 6 peut par exemple correspondre à l’ailette additionnelle 6 représentée en référence à la figure 7A.
En référence aux figures 9A et 9B, il est représenté l’ailette additionnelle 6 selon une variante. Selon cette variante, l’ailette additionnelle 6 peut présenter au moins une entretoise 65 s’étendant parallèlement à la direction générale d’extension des protubérances 5 dans l’espace 37, 37’ pour la circulation du deuxième fluide F2, comme cela est par exemple mieux visible sur la figure 8B. Plus particulièrement, ces entretoises 65 sont disposées
perpendiculairement au sens de circulation du deuxième fluide F2 au sein du faisceau d’échange thermique 3. Cette entretoise 65 peut également contribuer à la perturbation de l’écoulement du deuxième fluide F2 au sein du faisceau d’échange thermique 3 afin
d’améliorer les échanges thermiques entre les premier Fl et deuxième F2 fluides au sein de ce faisceau d’échange thermique 3.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 9A, l’ailette additionnelle 6 présente des entretoises 65 disposées de manière périphérique et perpendiculairement à la direction générale de circulation du deuxième fluide F2 à l’intérieur de l’espace 37. Selon d’autres variantes non représentées ici, les entretoises 65 peuvent présenter une disposition différente sur une ailette additionnelle 6.
D’autre part, selon le mode de réalisation particulier de la figure 9B, l’ailette
additionnelle 6 présente en outre les ouvertures 61 destinées à coopérer avec des
protubérances 5. Selon ce mode de réalisation particulier, les entretoises 65 sont décalées par rapport aux ouvertures 61 sur l’ailette additionnelle 6. Une telle disposition des entretoises 65 permet notamment d’améliorer les perturbations de la circulation du deuxième fluide F2 au niveau de son entrée dans le faisceau d’échange thermique 3. De plus, la disposition des entretoises 65 de part et d’autre de l’ailette additionnelle 6 permet de faciliter son
positionnement dans le faisceau d’échange thermique 3.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 8B, il est représenté une autre variante du premier mode de réalisation particulier. Plus particulièrement, les première 6a, deuxièmes 6b et troisièmes 6c ailettes additionnelles présentent chacune des entretoises 65. Ces entretoises 65 présentent un double rôle. D’une part, ces entretoises permettent de définir un espace entre ces différentes ailettes additionnelles 6a, 6b, 6c, et d’autre part elles jouent également un rôle de perturbation de la circulation du deuxième fluide F2. Selon ce mode de réalisation particulier, les entretoises 65 s’étendent toutes dans la même direction et peuvent être portées uniquement par certaines ailettes additionnelles 6a, 6b, 6c. Plus particulièrement, une des troisièmes ailettes additionnelles 6c ne présente pas d’entretoises 65 et peut correspondre par exemple à l’ailette additionnelle 6c représentée en référence à la figure 7B alors que les autres ailettes additionnelles 6 du faisceau d’échange thermique 3 présentent toutes des entretoises 65 et peuvent correspondre aux ailettes additionnelles 6 représentées en référence aux figures 9 A et 9B.
Selon d’autres variantes de ce premier mode de réalisation particulier non
représentées ici, les protubérances 5 peuvent être de section transversale variable et portées uniquement par la première 33a ou la deuxième 33b face de l’élément creux 31, ou encore par au moins un des éléments d’extrémités 38, 39 lorsqu’ils sont présents. Dans un tel cas, l’ailette additionnelle 6 présente les ouvertures 61 (représentées en référence aux figures 7B, 9B) destinées à coopérer avec les protubérances 5. De plus, les ouvertures 61 présentent une section s dont les dimensions sont configurées pour permettre le positionnement de cette ailette additionnelle 6 dans le faisceau d’échange thermique 3, ce positionnement étant dépendant des dimensions de la section transversale de la protubérance 5 de section transversale variable.
En référence aux figures 10A à 10C, il est représenté différentes variantes d’un deuxième mode de réalisation du faisceau d’échange thermique 3. Selon ces différentes variantes du deuxième mode de réalisation, les protubérances 5 sont de section transversale constante et peuvent donc correspondre aux protubérances décrites en référence aux figures 4A à 4C.
Selon le mode de réalisation de la figure 10A, le faisceau d’échange thermique 3 présente un premier élément creux 31a présentant des protubérances 5 sur sa première face 33a. D’autre part, la deuxième face 33b du deuxième élément creux 31b, disposée en regard de la première face 33a du premier élément creux 31a, est lisse, c’est-à-dire qu’elle ne présente pas de protubérances 5. Selon cette première variante, l’espace 37 défini pour le passage du deuxième fluide F2 présente une seule ailette additionnelle 6. Selon ce mode de réalisation particulier, l’ailette additionnelle 6 présente au moins les ouvertures 61 configurées pour coopérer avec les protubérances 5 portées par la première face 33a du premier élément creux 31a, et notamment l’insertion des protubérances 5 dans les ouvertures 61 de l’ailette additionnelle 6 afin de permettre son positionnement dans l’espace 37 défini pour la circulation du deuxième fluide F2. L’ailette additionnelle 6 correspond donc à l’ailette additionnelle 6 décrite en référence à la figure 7B par exemple. Plus particulièrement selon ce mode de réalisation particulier, la protubérance 5 présente une forme cylindrique (comme représentée sur la figure 4C) et l’ailette additionnelle 6 présente une ouverture 61 dont la section s présente un diamètre tel que la paroi externe de la protubérance 5 est en contact avec l’intérieur de l’ouverture 61 à l’état engagé de l’ailette additionnelle 6 sur la
protubérance 5 pour permettre la fixation par brasage de l’ailette additionnelle 6 sur la protubérance 5.
Selon le mode de réalisation particulier représenté en référence à la figure 10B, le faisceau d’échange thermique 3 présente des protubérances 5 portées par uniquement une face des éléments 31, 38, 39 formant ce faisceau d’échange thermique 3 comme décrit précédemment en référence à la figure 10A. Ce faisceau d’échange thermique 3 présente une unique ailette additionnelle 6 disposée dans l’espace 37, 37’ défini pour la circulation du deuxième fluide F2. Cette ailette additionnelle 6 présente des entretoises 65 orientées de part et d’autres de cette ailette additionnelle 6. Les extrémités de ces entretoises 65 sont en contact avec les éléments 31, 38, 39 adjacents. Ainsi, ces entretoises 65 définissent un écartement entre les différents éléments 31, 38, 39 adjacents formant ce faisceau d’échange thermique 3. De plus, ces ailettes additionnelles 6 présentent les ouvertures 61 configurées pour coopérer avec les protubérances 5 portées par les différents éléments 31, 38, 39 de ce faisceau d’échange thermique 3. Ces ailettes additionnelles 6 correspondent donc à l’ailette additionnelle 6 décrite en référence à la figure 9B.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 10C, le faisceau d’échange thermique 3 présente des protubérances 5 portées par les première 33a et deuxième 33b faces des premier 31a et deuxième 31b éléments creux. Ces protubérances 5 sont également des protubérances 5 présentant une section transversale constante, et notamment de forme cylindrique comme représentée en référence à la figure 4C. Selon ce mode de réalisation particulier, le faisceau d’échange thermique 3 présente trois ailettes additionnelles 6a, 6b superposées dans l’espace 37 défini pour la circulation du deuxième fluide F2. Plus
particulièrement, le faisceau d’échange thermique 3 présente une première ailette additionnelle 6a destinée à être prise en sandwich entre les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par les première 33a et deuxième 33b faces des premier 31a et deuxième 31b éléments creux. Ainsi, cette première ailette additionnelle 6a est pleine et peut correspondre à celles décrites en référence aux figures 7A ou 9A. D’autre part, le faisceau d’échange thermique 3 présente deux deuxièmes ailettes additionnelles 6b disposées respectivement entre la première ailette additionnelle 6a et le premier 31a ou le deuxième 31b élément creux. Afin de permettre leur positionnement dans le faisceau d’échange thermique 3, ces deuxièmes ailettes additionnelles 6b présentent les ouvertures 61
configurées pour coopérer avec les protubérances 5 (comme représentées en référence aux figures 7B, 9B). Selon ce mode de réalisation particulier, les deuxièmes ailettes additionnelles 6b présentent des entretoises 65 afin de permettre leur positionnement les unes par rapport aux autres dans le faisceau d’échange thermique 3. Ainsi, ces entretoises 65 définissent un espace inter-ailettes additionnelles b afin de permettre la circulation du deuxième fluide F2 dans l’espace 37, 37’. De plus, et toujours selon ce mode de réalisation particulier, les entretoises 65 définissent également un écartement entre au moins une des deuxièmes ailettes additionnelles 6b et l’élément 31, 38, 39 adjacent, et plus particulièrement le deuxième élément creux 31b. Cet écartement est également configuré pour permettre la circulation du deuxième fluide F2 entre cette deuxième ailette additionnelle 6b et le deuxième élément creux 31b.
En référence aux figures 11A à 12B, il est représenté d’autres variantes de l’ailette additionnelle 6.
Selon les modes de réalisation représentés en référence aux figures 11A et 11B, l’ailette additionnelle 6 peut présenter en outre au moins une persienne 63. Cette au moins une persienne 63 correspond à un dispositif de perturbation de l’écoulement du deuxième fluide F2. Ainsi, cette persienne 63 contribue également à l’amélioration de l’homogénéisation de la température du deuxième fluide F2 au cours de sa circulation à travers le faisceau d’échange thermique 3. Cette persienne 63 contribue donc à l’amélioration des échanges thermiques entre les premier Fl et deuxième F2 fluides au sein de ce faisceau d’échange thermique 3. Plus particulièrement selon les modes de réalisation représentés en référence aux figures 11A et 11B, les persiennes 63 sont disposées de manière à présenter une extension disposée perpendiculairement à la direction générale d’écoulement du deuxième fluide F2 à travers le faisceau d’échange thermique 3 (visible notamment sur la figure 6). De plus ces figures 11A, 11B, seule une portion de l’ailette additionnelle 6 est représentée.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 11A, la portion de l’ailette additionnelle 6 présente trois rangées de persiennes 63. Une telle ailette additionnelle 6 est destinée à être prise en sandwich entre deux protubérances 5 portées respectivement par les faces de deux éléments 31, 38, 39 adjacents disposées en regard l’une de l’autre comme cela a été précédemment décrit.
D’autre part, selon le mode de réalisation particulier de la figure 11B, l’ailette additionnelle 6 comporte en complément des persiennes 63 les ouvertures 61 destinées à coopérer avec les protubérances 5 portées par au moins une face d’un élément 31, 38, 39 du faisceau d’échange thermique 3. Selon ce mode de réalisation particulier, les persiennes 63 sont disposées en rangées et ces rangées sont disposées entre les ouvertures 61. Par ailleurs, selon ce mode de réalisation particulier, chaque espace défini entre deux ouvertures 61 destinées à coopérer avec des protubérances 5 sur l’ailette additionnelle 6 présente une rangée de persiennes 63. Selon d’autres variantes non représentées ici, les rangées de persiennes 63 peuvent présenter des dispositions différentes selon la perturbation souhaitée de la circulation du deuxième fluide F2.
De plus, en référence aux figures 11A et 11B, l’ailette additionnelle 6 peut présenter les rangées de persiennes 63 telles que représentées sur l’ensemble de la longueur du faisceau d’échange thermique 3. De manière alternative, l’ailette additionnelle 6 peut présenter des persiennes 63 de manière aléatoire sur la longueur du faisceau d’échange thermique 3. Par exemple, selon le mode de réalisation de la figure 11B, l’ailette additionnelle 6 peut présenter une rangée de persiennes 63 entre deux ouvertures 61 puis être pleine entre les deux ouvertures 61 suivantes et ainsi de suite sur la longueur du faisceau d’échange thermique 3.
Par ailleurs, selon les modes de réalisation particuliers, décrits en référence aux figures 12A et 12B, l’ailette additionnelle 6 peut présenter en complément des persiennes 63 les entretoises 65. Ces ailettes additionnelles 6 représentées en référence aux figures 12A et 12B présentent les mêmes caractéristiques que celles décrites précédemment en référence aux figures 9A et 9B. Selon un troisième mode de réalisation particulier représenté en référence à la figure 13, le faisceau d’échange thermique 3 présente une unique ailette additionnelle 6. Cette ailette additionnelle 6 présente au moins une portion de forme sinusoïdale. Cette portion de forme sinusoïdale présente une courbure 67 disposée dans l’espace 37, 37’ défini pour la circulation du deuxième fluide F2 et entre deux protubérances 5 consécutives dans le sens de circulation du premier fluide Fl. Une telle forme sinusoïdale pour l’ailette additionnelle 6 permet également de perturber la circulation du deuxième fluide F2 lors de son passage à travers le faisceau d’échange thermique.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 13, les éléments 31, 38, 39 du faisceau d’échange thermique 3 présentent chacun des protubérances 5 présentant des deuxièmes extrémités libres 53 disposées en regard les unes des autres. D’autre part, cette ailette additionnelle 6 présente des portions planes 69 disposées au niveau des protubérances 5. Selon ce mode de réalisation particulier, les portions planes 69 de l’ailette additionnelle 6 sont pleines et prises en sandwich entre les deuxièmes extrémités libres 53 des
protubérances 5 portées par deux éléments 31, 38, 39 adjacents disposées en regard les unes des autres.
Selon une alternative non représentée ici, les protubérances 5 peuvent être portées uniquement par une face d’un élément 31, 38, 39 du faisceau d’échange thermique 3. Afin de permettre son installation, la portion plane 69 de l’ailette additionnelle 6 de forme sinusoïdale peut présenter les ouvertures 61 afin de permettre son installation et son positionnement entre deux éléments 31, 38, 39 adjacents du le faisceau d’échange thermique 3.
En référence à la figure 14, il est représenté un procédé de fabrication 100 d’un échangeur de chaleur 1 tel que décrit précédemment. Le procédé de fabrication 100 comprend une étape de réalisation El de protubérances 5 sur au moins une face d’au moins un élément creux 31. Ces protubérances 5 peuvent être réalisées directement sur l'élément creux 31 ou être réalisées en amont sur le feuillard 7 (visible sur les figures 3A et 3B).
Lorsque les protubérances 5 sont réalisées directement sur l’élément creux 31, celles- ci peuvent être réalisées par déformation, et notamment par emboutissage, d’une surface des première 33a et/ou deuxième 33b face de l’élément creux 31. Une telle préparation des protubérances 5 est rapide à mettre en œuvre et permet également au premier fluide Fl de passer à l’intérieur de ces protubérances 5, ce qui permet d’améliorer les échanges thermiques entre les premier Fl et deuxième F2 fluides lorsqu’ils traversent le faisceau d’échange thermique 3.
Selon une alternative, les protubérances 5 peuvent être réalisées sur l’élément creux 31 par ajout de matière sur une surface des première 33a et/ou deuxième 33b faces de l’élément creux 31. De tels ajouts de matière peuvent par exemple être réalisés par un procédé de métallisation à froid, ou encore par un procédé de dépôt métallique direct, sur cette surface et en particulier sur les première 33a et/ou deuxième 33b faces des éléments creux 31. De telles réalisations des protubérances par des procédés additifs permettent d’avoir par exemple accès à des formes complexes pour ces protubérances qui ne seraient que difficilement accessibles par un procédé d’emboutissage, ou encore de conférer aux protubérances 5 ainsi réalisées des propriétés particulières.
Le procédé de métallisation à froid peut mettre en œuvre l’utilisation d’un masque afin de pouvoir définir des sections de formes particulières pour ces protubérances. Le procédé de métallisation à froid correspond à la projection d’un matériau sur la surface afin de permettre la formation des protubérances 5. Le procédé de métallisation à froid met en œuvre un gaz sous une pression pouvant être comprise entre 5 bars et 50 bars et à une température pouvant être inférieure ou égale à 1100°C. La température de projection du matériau doit être inférieure à la température de fusion de ce matériau afin d’éviter toute modification cristalline ou encore toute oxydation de celui-ci. Par ailleurs, l’utilisation de gaz sous pression permet de donner une vitesse suffisante à ce matériau pour qu’il subisse une déformation plastique au moment de son impact sur l’élément creux 31 et forme la protubérance 5 par accumulation de matière liée à cette déformation plastique. Le gaz utilisé pour ce procédé de métallisation à froid peut par exemple être choisi parmi l’argon, l’hélium, le dihydrogène, seuls ou en mélange. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé de métallisation à froid peut mettre en œuvre une première sous-étape de projection de particules composées d’un premier matériau suivie d’une deuxième sous-étape de projection d’un deuxième matériau, différent du premier matériau, sur la surface des éléments creux 31. Selon cet aspect, le deuxième matériau peut présenter des propriétés de brasage supérieures à celles du premier matériau afin de faciliter une étape ultérieure de ce procédé de fabrication 100. Par ailleurs, les premier et deuxième matériaux destinés à former les protubérances 5 doivent présenter une compatibilité chimique suffisante pour assurer le maintien mécanique du faisceau d’échange thermique 3. 11 est ainsi possible de modifier certaines propriétés physico chimiques des protubérances 5.
Le procédé de dépôt métallique direct quant à lui met en œuvre un laser dont la puissance peut être comprise entre 0,3 kW et 4 kW. En effet, le procédé de dépôt métallique direct correspond à la projection d’une poudre sur la surface de l’élément creux 31 souhaitée puis à l’irradiation de cette poudre à l’aide du laser afin de permettre la fusion de cette dernière. Ce procédé de dépôt métallique direct permet de réaliser des protubérances 5 sur la première 33a et/ou la deuxième 33b faces de l’élément creux 31 présentant de faibles épaisseurs, et pouvant notamment atteindre des épaisseurs de l’ordre de 0,2 mm.
Selon une variante, les protubérances 5 peuvent être réalisées sur le feuillard 7 (représenté en référence aux figures 3A et 3B) distinct des éléments creux 31. Pour cela, l’étape de réalisation El des protubérances 5 comprend une première sous-étape de formation des protubérance sur le feuillard 7 puis une deuxième sous-étape de
positionnement de ce feuillard 7 présentant les protubérances 5 sur les première 33a et/ou deuxième 33b faces des éléments creux 31. Les différentes techniques de formation des protubérances 5 décrites précédemment, aussi bien en ce qui concerne la déformation d’une surface du feuillard 7 qu’en ce qui concerne le dépôt de matériau sur la surface du feuillard 7 afin de former les protubérances 5, peuvent également être utilisées au cours de la première sous-étape de formation des protubérances 5 sur le feuillard 7. Par ailleurs, la deuxième sous- étape de positionnement de ce feuillard 7 correspond à la disposition de ce feuillard 7 en regard des première 33a et/ou deuxième 33b faces de l’élément creux 31. Ce feuillard 7 est donc disposé en regard de la face de l’élément creux 31 destinée à présenter les
protubérances 5.
Le procédé de fabrication 100 met ensuite en œuvre une étape de préparation d’un empilement E2. Cet empilement comprend au moins deux élément creux 31 dont au moins un présente au moins une face comportant les protubérances 5, et au moins une ailette additionnelle 6 disposée entre deux éléments creux 31. De plus, lorsque les protubérances 5 ont été réalisées sur le feuillard 7, cet empilement comprend en outre le feuillard 7 disposé entre un élément creux 31 et l’au moins une ailette additionnelle 6. Selon une variante, l’empilement peut comporter en outre deux éléments d’extrémités 38, 39. Ces éléments d’extrémités 38, 39 sont disposés de part et d’autre de la superposition d’éléments creux 31 et parallèlement à ces éléments creux 31. Ces éléments d’extrémités 38, 39 présentent respectivement une face disposée en regard d’une première 33a ou d’une deuxième 33b face d’un élément creux 31. D’autre part, au moins un des éléments
d’extrémités 38, 39 peut comporter une pluralité de protubérances 5 sur sa face disposée en regard de la première 33a ou de la deuxième 33b face de l’élément creux 31. D’autre part, ces protubérances 5 peuvent être réalisées directement sur l’élément d’extrémité 38, 39 par déformation d’une surface de cet élément d’extrémité 38, 39 ou encore par dépôt de matériau sur cette surface comme cela est décrit précédemment. De manière alternative, les
protubérances 5 peuvent être rapportées à l’élément d’extrémité 38, 39 avec le feuillard 7 décrit précédemment. Ces protubérances 5 s’étendent dans l’espace 37’ défini pour la circulation du deuxième fluide F2. Par ailleurs, l’empilement peut comporter en outre au moins une ailette additionnelle 6 disposée dans cet espace 37’ défini entre l’élément creux 31 et l’élément d’extrémité 38, 39 adjacent.
Le procédé de fabrication 100 met ensuite en œuvre une étape de chauffe et
compression E3 de l’empilement afin de permettre le brasage des deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 avec l’élément creux 31 adjacent disposé en regard de ces deuxièmes extrémités libres 53 et de l’au moins une ailette additionnelle 6 avec les protubérances 5 afin d’assurer la coopération de cette ailette additionnelle 6 avec les protubérances 5 à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique 3. Ainsi, le procédé de fabrication 100 est simple et rapide à mettre en œuvre, notamment du fait de la diminution des éléments constitutifs du faisceau d’échange thermique 3 de l’échangeur de chaleur 1. De plus, le feuillard 7 présentant les protubérances 5, lorsqu’il est présent, est brasé sur les faces des éléments creux 31 le présentant lors de cette étape de chauffe et compression E3. De plus, lorsque le faisceau d’échange thermique 3 présente les éléments d’extrémités 38, 39, ces éléments d’extrémités 38, 39 sont brasés avec les éléments creux 31 lors de cette étape de chauffe et compression E3.
Le procédé de fabrication 100 peut comprendre une dernière étape de fixation (non représentée) des entrée 11 et sortie 13 (visibles sur la figure 1) pour le premier fluide Fl. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé 100 peut comprendre en outre une étape de réalisation (non représentée) d’ouvertures 61 destinées à coopérer avec les protubérances 5 portées par la première 33a et/ou deuxième 33b faces de l’élément creux 31 et/ou la face respectivement d’au moins un élément d’extrémité 38, 39 disposée en regard de l’élément creux 31 dans l’au moins une ailette additionnelle 6. Cette étape de réalisation d’ouvertures 61 est réalisée en amont de l’étape de préparation de l’empilement E2.
De manière alternative ou en complément, le procédé de fabrication 100 peut comprendre une étape de réalisation (non représentée) d’au moins une persienne 63 dans l’au moins une ailette additionnelle 6. Cette étape de réalisation d’au moins une persienne 63 est également réalisée en amont de l’étape de préparation de l’empilement E2. Selon un mode de réalisation particulier dans lequel l’ailette additionnelle 6 présente des ouvertures 61 et des persiennes 63, les étapes de réalisation des ouvertures 61 et des persiennes 63 peuvent être réalisées simultanément, ce qui permet entre autre de limiter les temps de fabrication d’un tel faisceau d’échange thermique 3 et de faciliter le positionnement des persiennes 63 entre les ouvertures 61 de l’ailette additionnelle 6.
Les différents modes de réalisation décrits précédemment sont des exemples fournis à titre illustratif et non limitatif. En effet, il est tout à fait possible pour l’homme de l’art d’envisager d’autres formes pour les protubérances 5 que celles décrites précédemment, comme par exemple des sections transversales de forme triangulaire ou encore des protubérances 5 de forme pyramidale, sans sortir du cadre de la présente description. D’autre part, l’homme de l’art pourra utiliser d’autres procédés de dépôt afin de former les
protubérances par dépôt de matière sur la surface des éléments 31, 38, 39 ou du feuillard 7 sans sortir du cadre de la présente description.
Ainsi, l’obtention d’un échangeur de chaleur 1 présentant des capacités d’échanges thermiques améliorées par rapport à ceux connus de l’art antérieur et présentant une bonne tenue mécanique tout en présentant un nombre de pièces limité est possible grâce à l’échangeur de chaleur 1 présentant un faisceau d’échange thermique 3 tel que défini précédemment. En particulier, la présence de protubérances 5 permet la solidarisation des différents éléments creux 31 adjacents du faisceau d’échange thermique 3 et permet une augmentation de la surface d’échange thermique améliorant les échanges entre les premier Fl et deuxième F2 fluides. D’autre part, la solidarisation des différents éléments creux 31 adjacents de ce faisceau d’échange thermique 3 par brasage au niveau des protubérances 5 permet de simplifier la structure du faisceau d’échange thermique 3 et également d’assurer une bonne tenue mécanique de ce faisceau d’échange thermique 3 et donc de l’échangeur de chaleur 1. De plus, la présence de l’au moins une ailette additionnelle 6 permet également une amélioration des échanges thermiques entre les premier Fl et deuxième F2 fluides grâce à l’augmentation de la perturbation de la circulation du deuxième fluide F2 à travers le faisceau d’échange thermique 3.

Claims

Revendications
1. Echangeur de chaleur (1) notamment pour véhicule automobile comprenant un faisceau d’échange thermique (3) entre au moins un premier fluide (Fl) et un deuxième fluide (F2), ledit faisceau d’échange thermique (3) étant composé par au moins deux éléments creux (31) superposés présentant chacun une première (33a) et une deuxième (33b) faces, lesdits éléments creux (31) étant configurés pour former un canal (35) à l’intérieur duquel le premier fluide (Fl) est destiné à circuler et pour permettre la circulation du deuxième fluide (F2) dans un espace (37) entre les éléments creux (31) superposés,
caractérisé en ce que
au moins un des éléments creux (31) comporte une pluralité de protubérances (5) disposées au moins sur une des première (33a) et/ou deuxième (33b) faces de l’élément creux (31), lesdites protubérances (5) s’étendant dans l’espace (37) défini pour la circulation du deuxième fluide (F2), et en ce que
le faisceau d’échange thermique (3) comporte au moins une ailette additionnelle (6) disposée dans l’espace (37) défini entre deux éléments creux (31) adjacents, ladite ailette additionnelle (6) coopérant avec les protubérances (5).
2. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le faisceau d’échange thermique (3) comporte en outre deux éléments d’extrémités (38, 39) disposés parallèlement aux éléments creux (31) superposés et respectivement de part et d’autre de la superposition d’éléments creux (31), chaque élément d’extrémité (38, 39) présente une face disposée en regard d’une première (33a) ou d’une deuxième (33b) face de l’élément creux (31) et définissant un espace (37’) entre l’élément d’extrémité (38, 39) et l’élément creux (31) pour permettre la circulation du deuxième fluide (F2), en ce que la face d’au moins un élément d’extrémité (38, 39) disposée en regard de la première (33a) ou de la deuxième (33b) face de l’élément creux (31) et/ou la face (33a, 33b) de l’élément creux (31) disposée en regard de l’élément d’extrémité (38, 39) comporte une pluralité de protubérances (5), et en ce que l’espace (37’) défini entre l’élément d’extrémité (38, 39) et l’élément creux (31) pour le passage du deuxième fluide (F2) comporte au moins une ailette additionnelle (6).
3. Echangeur de chaleur (1) selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’au moins une ailette additionnelle (6) présente des ouvertures (61) configurées pour coopérer avec les protubérances (5) portées par la première (33a) et/ou la deuxième (33b) face de l’élément creux et/ou la face de l’élément d’extrémité (38, 39) disposée en regard de l’élément creux (31).
4. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’au moins une ailette additionnelle (6) est plane.
5. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le
faisceau d’échange thermique (3) comporte :
au moins deux ailettes additionnelles (6) planes disposées de manière superposée l’une par rapport à l’autre dans l’espace (37, 37’) défini pour la circulation du deuxième fluide (F2), et
des protubérances (5) de section transversale variable portées par au moins une première (33a) et/ou une deuxième (33b) face d’un élément creux (31) et/ou une face d’un élément d’extrémité (38, 39) disposée en regard de l’élément creux
(31),
en ce qu’au moins une des ailettes additionnelles (6) présente les ouvertures (61), et
en ce que les ouvertures (61) présentent une section (s) dont les dimensions sont adaptées à la section transversale de la protubérance (5) de section transversale variable de manière à définir le positionnement de l’ailette additionnelle (6) dans l’espace (37, 37’) pour le passage du deuxième fluide (F2) du faisceau d’échange thermique (3).
6. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l’au moins une ailette additionnelle (6) comporte au moins une persienne (63).
7. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l’au moins une ailette additionnelle (6) comporte en outre au moins une entretoise (65) s’étendant parallèlement à la direction générale d’extension des protubérances (5) dans l’espace (37) pour la circulation du deuxième fluide (F2).
8. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le faisceau d’échange thermique (3) comporte une seule ailette additionnelle (6) et en ce que l’ailette additionnelle (6) présente au moins une portion de forme sinusoïdale dont la courbure (67) est disposée dans l’espace (37, 37’) défini pour la circulation du deuxième fluide (F2) et entre deux protubérances (5) consécutives dans le sens de circulation du premier fluide (Fl) dans les éléments creux (31).
9. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les faces d’un élément creux (31) et d’un élément (31, 38, 39) adjacent disposées en regard l’une de l’autre présentent des protubérances (5), et en ce que l’ailette additionnelle (6) de forme sinusoïdale présente des portions planes (69) prises en sandwich entre ces protubérances (5).
10. Procédé de fabrication (100) d’un échangeur de chaleur (1) selon l’une
quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
réalisation (El) de protubérances (5) sur au moins une première (33a) et/ou deuxième (33b) face d’au moins un élément creux (31) ;
préparation d’un empilement (E2) comprenant :
* au moins deux élément creux (31), et
* au moins une ailette additionnelle (6) disposée entre deux éléments creux (31) adjacents ; et
chauffe et compression (E3) de l’empilement afin de permettre le brasage des deuxièmes extrémités libres (53) des protubérances (5) portées par la première (33a) et/ou la deuxième (33b) faces de l’au moins un élément creux (31) avec l’élément creux (31) adjacent disposé en regard de ces deuxièmes extrémités libres (53).
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