1. Domaine de l'invention

Le domaine de l'invention est celui des échangeurs thermiques, de type évaporateur notamment, pour véhicule automobile.

Plus précisément, l'invention se rapporte aux évaporateurs mettant en œuvre un matériau à changement de phase.

2. Art antérieur

Dans les véhicules automobiles, il est connu de mettre en œuvre un dispositif de climatisation permettant de réguler la température de l'habitacle du véhicule.

Plus précisément, ces dispositifs de climatisation mettent en œuvre un évaporateur comprenant un faisceau d'échange thermique formé d'un empilement de tubes et d'intercalaires permettant un échange de chaleur entre un flux d'air passant à travers le faisceau (et plus précisément à travers les intercalaires) et un fluide caloporteur (tel un liquide frigorigène) circulant dans les tubes.

Pour les véhicules munis d'un système d'arrêt automatique du moteur lors des arrêts courts du véhicule notamment, une fonction a été développée et permet, lorsque le moteur du véhicule est à l'arrêt et n'entraîne plus le compresseur de mise en circulation du fluide caloporteur, de maintenir le refroidissement de l'habitacle du véhicule, améliorant ainsi le confort des passagers du véhicule automobile.

Pour ce faire, l'échangeur thermique met en œuvre un réservoir de matériau à changement de phase apte à stocker du froid lorsque le moteur du véhicule automobile est en marche pour ensuite le restituer à l'air traversant l'évaporateur de sorte à le refroidir, pour une durée limitée, lorsque le moteur du véhicule est à l'arrêt. Un échangeur thermique de ce type, illustré partiellement sur la figure 1A, comprend une plaque de réservoir 20 qui, après brasage avec une face externe d'un tube 10 du faisceau d'échange thermique, forme un réservoir 21 de matériau à changement de phase.

On note que, de façon classique, le tube 10 est obtenu par brasage de deux plaques 11A, 11B entre lesquelles est disposé un intercalaire interne 12 (figure 1B).

Le réservoir 21 de matériau à changement de phase est ainsi en contact thermique avec une face externe du tube 10, le réservoir étant délimité par la plaque de réservoir 20 et une surface opposée correspondant à la face externe du tube 10.

Un inconvénient de cette solution réside dans le fait que, lors du brasage de la plaque de réservoir 20 sur le tube 10, il peut survenir sous l'effet de la pression due à la forte température régnant dans le four de brasage, une déformation du tube 10 vers l'espace intérieur du réservoir 21.

Une telle déformation du tube 10 n'est pas souhaitable puisqu'elle engendre une réduction du volume du réservoir 21 de matériau à changement de phase, et donc des capacités du réservoir 21 à stocker du froid.

Par ailleurs, la déformation du tube 10 lors du brasage peut provoquer une compression insuffisante des plaques 11A, 11B contre l'intercalaire interne 12 du tube 10.

Ceci peut conduire à des défauts de contact entre les plaques 11A, 11B et l'intercalaire interne 12 lors du brasage, comme illustré sur la vue de détail de la figure 1B, et par conséquent provoquer, en cours d'utilisation de l'échangeur, la rupture du tube 10 sous l'effet de la pression du fluide caloporteur circulant dans le tube 10.

Il existe donc un besoin de fournir un nouveau type d'échangeur thermique présentant un réservoir de matériau à changement de phase qui, dans au moins un mode de réalisation, remédie aux inconvénients précités. 3. Résumé de l'invention

L'invention propose à cet effet un échangeur thermique, notamment évaporateur, comprenant un faisceau d'échange thermique délimitant un circuit de circulation de fluide caloporteur, le faisceau d'échange thermique comprenant au moins un premier tube dans lequel circule ledit fluide caloporteur, l'échangeur thermique comprenant, en outre, au moins un réservoir de matériau à changement de phase en contact thermique avec une face externe dudit au moins un premier tube, le réservoir étant délimité par une première plaque de réservoir au moins et une surface opposée.

Selon l'invention ladite première plaque de réservoir présente au moins un plot d'appui venant en contact avec ladite surface opposée.

L'invention propose ainsi un échangeur thermique, et notamment un évaporateur, comprenant un ou plusieurs réservoirs de matériau à changement de phase.

Chaque réservoir comprend une première plaque de réservoir et une surface opposée, cette dernière étant formée soit par une deuxième plaque réservoir, soit par une face externe d'un tube adjacent.

Dans les deux cas, le réservoir de matériau à changement de phase est en contact thermique avec un tube de circulation de fluide caloporteur adjacent ou associé.

La mise en œuvre sur la première plaque de réservoir d'un ou de plusieurs plots d'appui venant prendre appui sur la surface opposée du réservoir assure la compression du tube adjacent et des éléments constituant ce tube (les deux plaques en vis-à-vis et l'intercalaire interne) lors du cycle de brasage de l'échangeur. Ceci garantit une bonne résistance du tube aux contraintes de pression du fluide caloporteur circulant dans le tube et diminue les risques de rupture du contact entre les éléments constituant le tube.

Ceci empêche en outre les déformations du tube adjacent lors du brasage de l'échangeur, et évite que le tube ne se galbe dans le volume intérieur du réservoir de matériau à changement de phase.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un plot d'appui fait saillie à l'intérieur du réservoir de matériau à changement de phase.

Selon un autre aspect de l'invention, ledit réservoir de matériau à changement de phase est délimité par la première plaque de réservoir accolée audit au moins un premier tube dudit faisceau d'échange thermique, la surface opposée étant formée par la face externe dudit au moins un premier tube.

Ainsi, le matériau à changement de phase contenu dans le réservoir est en contact direct avec le tube adjacent, ce qui permet d'optimiser les échanges thermiques entre le fluide caloporteur du tube adjacent et le matériau à changement de phase du réservoir.

Selon un aspect de l'invention, ladite première plaque de réservoir présente une pluralité de plots d'appui.

Le choix du nombre de plots d'appui est fonction des contraintes exercées lors du brasage sur le faisceau d'échange thermique.

Selon un autre aspect de l'invention, lesdits plots d'appui sont répartis à plusieurs positions espacées sur la longueur de ladite première plaque de réservoir.

Selon un aspect de l'invention, lesdits plots d'appui présentent un fond plat.

Selon un autre aspect de l'invention, le fond plat desdits plots d'appui est affleurant avec le plan de la surface ouverte de ladite première plaque de réservoir. Ainsi, les plots d'appui viennent en contact avec la face externe du tube sur lequel est brasée la plaque de réservoir.

Selon un aspect de l'invention, ladite première plaque de réservoir présente des bossages en saillie dans la direction opposée des plots d'appui, les bossages délimitant un passage d'air à l'extérieur dudit réservoir de matériau à changement de phase.

Ces bossages permettent de ralentir le flux d'air qui traverse le faisceau d'échange thermique de sorte à optimiser les échanges thermiques entre l'air et l'échangeur.

Selon un autre aspect de l'invention, lesdits bossages sont destinés à venir en appui sur un deuxième tube adjacent.

Selon un aspect de l'invention, ledit réservoir de matériau à changement de phase est délimité par ladite première plaque de réservoir et une deuxième plaque de réservoir accolée à la première plaque de réservoir, la surface opposée étant formée par ladite deuxième plaque de réservoir.

Le réservoir de matériau à changement de phase est ici constitué de deux plaques de réservoir, ce qui permet d'augmenter le volume de stockage du matériau à changement de phase.

La deuxième plaque de réservoir, qui forme alors la surface opposée, est en contact mécanique avec la face externe du tube adjacent.

Selon un autre aspect de l'invention, ladite deuxième plaque de réservoir présente des plots d'appui.

Selon encore un autre aspect de l'invention, lesdits plots d'appui respectivement desdites première et deuxième plaques de réservoir sont situés en vis-à-vis et en contact.

Ceci permet d'éviter la déformation des plaques de réservoir lors du brasage de l'échangeur et d'assurer une compression uniforme des tubes adjacents au réservoir au cours du brasage. L'invention propose également une plaque de réservoir destinée à être mise en œuvre dans un échangeur thermique tel que décrit précédemment et qui présente un ou plusieurs plots d'appui destinés à venir en contact avec une face externe d'un tube de l'échangeur thermique ou une autre plaque de réservoir, pour former un réservoir de matériau à changement de phase.

4. Liste des figures

D'autres caractéristiques et avantages des échangeurs thermiques selon l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre de simples exemples illust ratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels:

la figure 1A est une vue en coupe transversale d'une partie d'un faisceau d'échange thermique d'un échangeur thermique de l'art antérieur mettant en œuvre un réservoir de matériau à changement de phase ;

la figure 1B est une vue de détail de la figure 1A au niveau d'un tube de circulation de fluide caloporteur ;

la figure 1C est une vue partielle de la plaque délimitant le réservoir de matériau à changement de phase illustré sur la figure 1A ;

- la figure 2A est une vue en éclaté, partielle, d'un faisceau d'un échangeur thermique conforme à l'invention ;

la figure 2B est une vue de détail de la figure 2A au niveau d'une plaque délimitant un réservoir de matériau à changement de phase ;

la figure 3A est une vue en coupe transversale d'une partie d'un faisceau d'un échangeur thermique conforme à l'invention, illustrant un tube sur lequel est brasée une plaque de réservoir de matériau à changement de phase ;

la figure 3B est une vue de détail de la figure 3A ;

la figure 3C est une vue partielle de la plaque de réservoir illustré sur la figure 3A ; la figure 4A est une vue en perspective, en éclaté, d'une partie du faisceau d'un échangeur thermique conforme à l'invention selon une variante de réalisation ;

la figure 4B est une vue de côté du faisceau d'échange thermique de la figure 4A.

5. Description détaillée de l'invention

Sur les différentes figures, sauf indication contraire, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence et présentent les mêmes caractéristiques techniques et modes de fonctionnement.

L'exemple de réalisation décrit ci-après est un évaporateur conçu pour l'échange thermique entre un flux d'air et un fluide réfrigérant, notamment pour un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile.

Il va de soi que l'invention couvre également un condenseur, un radiateur ou tout autre échangeur thermique, quel que soit le fluide qui le traverse.

L'évaporateur 1 conforme à l'invention comprend un faisceau d'échange thermique qui est partiellement représenté sur la figure 2A. Sur cette figure, la partie illustrée du faisceau de l'évaporateur 1 comprend :

deux tubes 100 destinés à la circulation d'un fluide caloporteur, chacun des tubes étant obtenu par brasage de deux plaques 101A, 101B entre lesquelles est disposé un intercalaire interne 102 ;

une plaque de réservoir 200 disposée entre les deux tubes 100 et accolée à ces derniers, formant un réservoir de stockage d'un matériau à changement de phase ; et

- deux intercalaires externes 300 pour le passage d'un flux d'air à refroidir au travers du faisceau d'échange thermique de l'évaporateur 1. On comprend bien évidemment que le faisceau d'échange thermique de l'évaporateur 1 peut être constitué d'une pluralité de tubes 100 empilés parallèlement avec des intercalaires externes 300 selon une direction d'empilement longitudinale.

Les intercalaires externes 300 sont disposés entre deux tubes de circulation de fluide caloporteur voisins et permettent d'augmenter la surface d'échange thermique avec un flux d'air qui traverse le faisceau d'échange thermique de l'évaporateur 1 en passant entre les tubes 100.

Ces intercalaires externes 300 peuvent présenter des ondulations définissant des passages pour le flux d'air dans la direction de la largeur des tubes.

De tels intercalaires externes 300 peuvent être réalisés dans le même matériau que les tubes 100, par exemple en alliage d'aluminium.

Un ou plusieurs d'intercalaires externes 300 sont chacun substitués par un réservoir de matériau à changement de phase qui est apte à stocker du froid lorsque le moteur du véhicule automobile est en marche pour ensuite le restituer, pour une durée limitée, à l'air traversant l'évaporateur lorsque le moteur du véhicule est l'arrêt.

Un tel réservoir de matériau à changement de phase, formé d'une plaque de réservoir 200 au moins, sera décrit plus en détails dans la suite de cette description.

Comme illustré sur la figure 3A, qui est une vue en coupe transversale d'un tube 100 sur lequel est assemblé une plaque de réservoir 200, chaque tube 100 comprend deux plaques 101A, 101B embouties entre lesquelles est disposé un intercalaire interne 102 prenant la forme d'une tôle ondulée.

Plus précisément, les plaques 101A et 101B sont embouties de sorte à former, après assemblage, deux conduits 110, 111 adjacents.

Les plaques 101A, 101B et l'intercalaire 102 sont configurés pour être assemblés entre eux de façon étanche pour former une pluralité de canaux 103 dans chacun des conduits 110, 111, à l'intérieur desquels circule un fluide caloporteur, qui est ici un fluide réfrigérant. De préférence, les plaques 101A, 101B et l'intercalaire 102 sont assemblés par brasage de sorte à assurer une étanchéité et une résistance mécanique optimales.

Une plaque de réservoir 200 est configurée pour être assemblée de façon étanche, notamment par brasage, sur une face externe du tube 100 de sorte à former un réservoir 201 de stockage d'un matériau à changement de phase.

Bien que ceci ne soit pas illustré, puisqu'il s'agit d'une vue partielle de l'évaporateur 1, la plaque de réservoir 200 est accolée à un autre tube 100 situé au-dessus de la plaque de réservoir 200.

Dans ce mode de réalisation, le réservoir 201 est formé d'une première plaque de réservoir 200 et d'une surface opposée, qui est ici constituée par une face externe d'un tube 100.

Ainsi, le matériau à changement de phase stocké dans le réservoir 201 est en contact direct avec la face externe du tube 100, ce qui facilite et améliore les échanges thermiques entre le fluide caloporteur circulant dans le tube 100 et le matériau à changement de phase stocké dans le réservoir 201.

Dans la portion du faisceau d'échange thermique illustré sur la figure 2A, chaque tube 100 comprend deux faces externes destinées à être orientées vers une plaque de réservoir 200 et un intercalaire externe 300 respectivement.

Chaque tube 100 comprend, en outre, deux faces internes en regard l'une de l'autre, et opposées aux faces externes, entre lesquelles est disposé l'intercalaire interne 102.

La plaque de réservoir 200 présente une face ouverte dont la périphérie, ou le pourtour, 202 est destinée à venir en contact avec la face externe du tube 100 supérieur, et à être brasée sur ce dernier.

La face inférieure de la plaque de réservoir 200, c'est-à-dire la face opposée à la face ouverte, présente une pluralité de bossages 203 qui sont distribués sur l'ensemble de la plaque de réservoir 200. Ces bossages 203 s'étendent en saillie dans une direction opposée à la face ouverte de la plaque réservoir 200 et perpendiculairement au plan de cette dernière.

Les bossages 203, qui présentent tous la même hauteur, sont répartis dans le plan longitudinal de la plaque de réservoir 200 et délimitent un passage d'air à l'extérieur du réservoir 201 de matériau à changement de phase.

En d'autres termes, lorsque l'évaporateur 1 est assemblé, les bossages 203 de la plaque de réservoir 200 accouplée à un premier tube 100 (le tube supérieur sur la figue 2A) sont tangents ou affleurants à la face externe d'un deuxième tube 100 adjacent (le tube inférieur sur la figure 2A) de sorte qu'un flux d'air puisse circuler entre la plaque de réservoir 200 et la face externe du deuxième tube 100 adjacent du faisceau d'échange thermique de l'évaporateur 1.

Ainsi, l'air circulant entre la plaque de réservoir 200 du premier tube 100 adjacent et la face externe du deuxième tube 100 adjacent est dévié et ralenti par les bossages 203 afin d'optimiser les échanges thermiques entre l'évaporateur 1 et l'air qui le traverse.

Selon l'invention, la plaque de réservoir 200 présente au moins un plot d'appui 210 qui est obtenu par emboutissage de la plaque de réservoir 200.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2A, la plaque de réservoir

200 présente deux plots d'appui 210 qui sont sensiblement situés au centre de la plaque de réservoir 200, selon son axe longitudinal, et répartis dans la largeur de la plaque de réservoir 200, en vis-à-vis de chacun des conduits 110, 111 du premier tube 100 situé au-dessus de la plaque de réservoir 200.

Un nombre plus important de plots d'appui 210 peut être mis en œuvre sur la plaque de réservoir 200 sans diverger du principe général de l'invention.

Ces plots d'appui 210, qui présentent dans cet exemple une surface de fond 211 plane (figure 2B), s'étendent en saillie dans une direction opposée aux bossages 203. La surface de fond 211 des plots d'appui 210 s'étend de façon affleurante avec ou dans un même plan que la périphérie 202 de la surface ouverte de la plaque de réservoir 200, de sorte que la surface de fond 211 des plots d'appui 210 vienne en contact avec la surface externe du premier tube 100 situé au- dessus de la plaque de réservoir 200 sur la figure 2A et en-dessous sur la figure 3A, après assemblage de la plaque de réservoir 200 sur ce premier tube 100.

Avantageusement, ce contact entre la surface de fond 211 des plots d'appui 210 et la face externe du premier tube 100 supérieur assure la compression de ce dernier entre l'intercalaire externe 300 et la plaque de réservoir 200, lors du brasage du faisceau d'échange thermique.

Ainsi, comme illustré sur la figure 3B qui est une vue de détail de la figure 3A, la mise en œuvre de ces plots d'appui 210 permet d'optimiser le contact à l'intérieur du premier tube 100 entre les plaques 101A, 101B et l'intercalaire interne 102 lors du brasage de sorte à garantir un assemblage optimal du premier tube 100.

En d'autres termes, lors du brasage des éléments constituant l'évaporateur 1, les plaques 101A, 101B et l'intercalaire interne 102 qui constituent le tube 100 sont compressés entre eux d'une part par un intercalaire externe 300 et d'autre part par les plots d'appui 210 de la plaque de réservoir 200, les plots d'appui 210 appliquant une contre-réaction, ce qui permet un assemblage robuste des plaques 101A, 101B et de l'intercalaire interne 102, et donc du tube 100.

Ce dernier est ainsi apte à résister aux contraintes de pression engendrées par la circulation du fluide caloporteur dans ses canaux 103 intérieurs, la pression du fluide caloporteur présentant classiquement une valeur nominale d'environ 15 bars.

On note, par ailleurs, que la pression due à la forte température du four de brasage engendrant des contraintes sur les parois des tubes 100, la mise en œuvre de ces plots d'appui 210 empêche les déformations du premier tube 100 et évite que ce dernier ne se déplace dans le volume du réservoir 201 de stockage de matériau à changement de phase.

Autres aspects et variantes

Dans une variante de l'invention (non illustrée), il est envisageable de ne mettre en œuvre qu'un seul et unique plot d'appui sur une plaque de réservoir 200.

Dans ce cas, l'unique plot d'appui doit présenter des dimensions lui permettant de venir en contact avec les deux conduits 110, 111 du tube 100 adjacent.

Par ailleurs, le nombre et la position des plots d'appui 210 sur la plaque de réservoir 200 peuvent varier selon la température de brasage de l'échangeur thermique et les contraintes de pression du fluide caloporteur circulant dans les tubes 100.

Les plaques de réservoir 200 ainsi que les plaques 101A, 101B formant les tubes 100 sont, de préférence, fabriquées dans une tôle en alliage d'aluminium.

Il est de même pour les intercalaires internes 102, disposés dans les tubes 100, et les intercalaires externes 300 de l'évaporateur 1.

Cette tôle en alliage d'aluminium peut présenter une épaisseur inférieure à 0,3 mm, de préférence comprise entre 0,24 et 0,28 mm.

Plus préférablement encore, on met en œuvre une tôle d'épaisseur inférieure ou égale à 0,27 mm, par exemple égale à 0,25 mm.

Dans une variante de l'invention, le réservoir 201 de matériau à changement de phase est constitué de deux plaques de réservoir 200 identiques et accolées l'une à l'autre en "miroir", comme illustré sur les figures 4A et 4B

En d'autres termes, le réservoir 201 est formé d'une première plaque de réservoir 200 et d'une surface opposée qui est ici constituée par une deuxième plaque de réservoir 200. Les première et deuxième plaques de réservoir 200 sont assemblées de façon étanche, par brasage, par exemple.

Ces première et deuxième plaques de réservoir 200 présentent des bossages 203 définissant un passage d'air à l'extérieur du réservoir de matériau à changement de phase, entre la plaque de réservoir 200 et un tube 100 adjacent.

En outre, comme illustré sur la figure 4A, chacune des première et deuxième plaques de réservoir 200 présente six plots d'appui 210.

Ces plots d'appui 210 sont distribués sur la longueur et la largeur de la plaque de réservoir 200.

En outre, les plots d'appui 210 de la première plaque de réservoir 200 sont situés en vis-à-vis des plots d'appui 210 de la deuxième plaque de réservoir 200.

Ainsi, lors de l'assemblage de l'évaporateur 1, les plots d'appui 210 de chacune des plaques de réservoir 200 viennent en contact les uns contre les autres, ce qui permet de favoriser un bon assemblage des tubes 100 adjacents qui sont compressés d'une part par les deux plaques de réservoir 200 et d'autre part par un intercalaire externe 300, comme illustré sur la figure 4B.

Les risques de rupture de contact entre les éléments (les plaques 101A, 101B et l'intercalaire interne 102) constituant les tubes 100, dus à la pression du fluide caloporteur circulant dans ces derniers, sont donc évités, contrairement à l'art antérieur.

Le nombre total de réservoirs de matériau à changement de phase et de plaques de réservoir présents au sein du faisceau d'échange thermique de l'évaporateur 1 est fonction de sa taille et de sa longueur. Plus le faisceau d'échange thermique est long, plus ce nombre est important afin d'assurer un refroidissement homogène de l'air lors d'un arrêt du compresseur.

De multiples variantes d'empilement de tubes 100, d'intercalaires externes 300 ou de réservoir 201 de matériau à changement de phase peuvent être proposées sans pour autant diverger du principe général de l'invention.