FR2854234A1 - ULTRAPLAT HEAT EXCHANGE DEVICE - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif ultraplat d'échange de chaleur entre un fluide primaire (11) et un fluide secondaire (12) comportant un ensemble de microtubes parallèles (13) à l'intérieur desquels circule le fluide primaire, dans lequel chaque microtube (13) est séparé d'au moins un microtube voisin par un espace (14) et est relié à celui-ci, sur une grande partie de sa longueur, par au moins un pont (15) percé de trous de communication (16) au travers desquels circule le fluide secondaire.The invention relates to an ultra-flat device for heat exchange between a primary fluid (11) and a secondary fluid (12) comprising a set of parallel microtubes (13) within which the primary fluid circulates, in which each microtube ( 13) is separated from at least one neighboring microtube by a space (14) and is connected thereto, over a large part of its length, by at least one bridge (15) pierced with communication holes (16) at the through which the secondary fluid circulates.

Description

DISPOSITIF ULTRAPLAT D'ECHANGE DE CHALEURULTRAPLAT HEAT EXCHANGE DEVICE

DESCRIPTIONDESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

L'invention concerne un dispositif ultraplat d'échange de chaleur entre un fluide primaire et un fluide secondaire.  The invention relates to an ultra-thin device for exchanging heat between a primary fluid and a secondary fluid.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURESTATE OF THE PRIOR ART

Dans le domaine des échangeurs de chaleur, 10 on connaît des échangeurs permettant de refroidir un liquide grâce à l'air ambiant. De tels échangeurs sont communément utilisés par exemple comme radiateurs dans des véhicules automobiles, ou comme autoréfrigérants dans des procédés industriels nécessitant un rejet de 15 calories vers l'air ambiant. Dans de tels échangeurs, le liquide, qui peut être de l'eau ou un mélange eau/antigel, circule dans des tubes plats ou circulaires, tandis que des surfaces rapportées, dites secondaires, permettent de réaliser l'échange côté 20 d'air.  In the field of heat exchangers, there are known exchangers for cooling a liquid through the ambient air. Such exchangers are commonly used, for example, as radiators in motor vehicles, or as autocoolers in industrial processes requiring a release of calories to the ambient air. In such exchangers, the liquid, which may be water or a mixture of water and antifreeze, circulates in flat or circular tubes, while reported, so-called secondary surfaces make it possible to exchange the air side. .

On connaît également des évaporateurs et condenseurs dans lequel un fluide s'évapore ou se condense en échangeant de la chaleur avec un autre fluide.  Evaporators and condensers are also known in which a fluid evaporates or condenses by exchanging heat with another fluid.

Les méthodes de fabrication et d'assemblage, estampage, sertissage, ...de l'art connu ne permettent guère d'obtenir avec précision des tailles caractéristiques inférieures au millimètre, sans avoir à résoudre de grosses difficultés qui se traduisent par 30 des coûts de fabrication élevés.  The methods of manufacturing and assembly, stamping, crimping, etc. of the known art do not make it possible to accurately obtain characteristic sizes smaller than one millimeter, without having to solve major difficulties which result in costs. high manufacturing.

B14294.3/DB Pour obtenir une surface d'échange suffisamment importante côté d'air, l'épaisseur de tels appareils est généralement de l'ordre de plusieurs centimètres.  B14294.3 / DB To obtain a sufficiently large exchange surface air side, the thickness of such devices is generally of the order of several centimeters.

Par ailleurs, les incertitudes métrologiques relatives augmentent lorsque l'on diminue la taille des canaux dans lesquels circulent les fluides. Les écoulements de fluide étant essentiellement laminaires à ces échelles, les pertes 10 de pression sont proportionnelles à d4 (d correspondant au diamètre hydraulique du canal). Dans ces conditions, une incertitude de fabrication de 0,05 mm entraîne un écart acceptable sur la perte de pression de 0,05/1 x 4 = 20% pour un canal de 1 mm; par contre 15 pour un canal de 0,2 mm, cette même incertitude entraîne des écarts de perte de pression de 0,05/0,2 x 4 = + 100% difficilement acceptables industriellement.  In addition, the relative metrological uncertainties increase when the size of the channels in which the fluids circulate is decreased. Since the fluid flows are essentially laminar at these scales, the pressure losses are proportional to d4 (d corresponding to the hydraulic diameter of the channel). Under these conditions, a manufacturing uncertainty of 0.05 mm results in an acceptable gap on the pressure loss of 0.05 / 1 x 4 = 20% for a 1 mm channel; on the other hand, for a channel of 0.2 mm, this same uncertainty results in pressure loss deviations of 0.05 / 0.2 × 4 = + 100% which are difficult to accept industrially.

Les documents référencés [1] et [2] en fin de 20 description concernent des micro-échangeurs en PMMA (poly (méthyl méthacrylate)), dans lesquels les structures d'échanges sont réalisées de la manière suivante: réalisation d'un moule par LIGA X, - embossage à chaud de deux demi-plaques en PMMA réalisant ainsi des demi- canaux pour l'eau et des canaux non débouchants pour l'air - assemblage de ces deux demi-plaques par collage, - surfaçage de manière à déboucher les canaux d'air.  The documents referenced [1] and [2] at the end of the description relate to PMMA (poly (methyl methacrylate)) micro-exchangers, in which the exchange structures are produced in the following manner: production of a mold by LIGA X, - hot embossing of two PMMA half-plates thus producing half-channels for water and non-emerging channels for air - assembly of these two half-plates by gluing, - surfacing so as to unblock the air channels.

B14294.3/DB Ces documents montrent qu'une surface d'échange ultraplate de ce type peut être comparée favorablement aux échangeurs de structure classique sur des critères de masse et de volume.  B14294.3 / DB These documents show that an ultra-flat exchange surface of this type can be compared favorably with conventional structural exchangers based on mass and volume criteria.

Par ailleurs, le dimensionnement optimum à perte de pression imposée, ce qui est le cas par exemple pour un radiateur automobile, aboutit à une forme d'échangeur très plate et de grande surface, compte tenu des pertes de pression élevées résultant de 10 l'utilisation de microcanaux.  Furthermore, the optimum dimensioning at imposed pressure loss, which is the case for example for a car radiator, results in a very flat and large surface heat exchanger shape, given the high pressure losses resulting from the use of microchannels.

Il en résulte qu'une comparaison sur un critère de surface frontale minimum n'est pas favorable à ce type d'échangeur.  As a result, a comparison on a minimum frontal surface criterion is not favorable to this type of exchanger.

De plus, un tel mode de réalisation 15 présente plusieurs inconvénients: On ne peut réaliser que des configurations planaires, ce qui induit des échangeurs à surface frontale élevée.  In addition, such an embodiment has several drawbacks: Planar configurations can only be realized, which induces exchangers with a high front surface.

- La réalisation d'un moule par LIGA X est 20 une technique assez lourde car elle nécessite l'utilisation un synchrotron - Le collage des deux demi-plaques avec des motifs en vis-à-vis est très délicat. Le moindre défaut sur une des deux pièces, par exemple une bulle d'air, 25 un manque de colle, ou un défaut d'alignement, entraîne une fuite de liquide vers l'extérieur.  The production of a mold by LIGA X is a rather heavy technique because it requires the use of a synchrotron. The bonding of the two half-plates with patterns facing each other is very delicate. The slightest defect on one of the two parts, for example an air bubble, a lack of glue, or a misalignment, causes a leakage of liquid to the outside.

- Une telle technique n'est applicable qu'à des pièces de surface très limitée (quelques dm). La fabrication des moules par LIGA X, ainsi que le bon 30 alignement n'est pas réalisable au-delà.  - Such a technique is only applicable to very limited surface parts (a few dm). The manufacture of the molds by LIGA X, as well as the good alignment is not feasible beyond.

B14294.3/DB On connaît par ailleurs des structures d'échange métalliques tissées, décrites notamment dans le document référencé [3]. Ces structures très minces sont des tissus réalisés avec des microtubes 5 métalliques comme chaîne et des fils métalliques comme trame.  B14294.3 / DB Woven metal exchange structures are also known, described in particular in document referenced [3]. These very thin structures are fabrics made with metal microtubes as warp and wire as weft.

Néanmoins de telles structures présentent les inconvénients suivants: - Le procédé de réalisation de celles-ci 10 exige de grandes longueurs de microtube métallique de précision et est donc assez onéreux.  However, such structures have the following drawbacks: The production method thereof requires long lengths of precision metal microtubes and is therefore quite expensive.

- La connectique fluidique d'un grand nombre de microtubes sur des collecteurs est délicate et difficilement industrialisable.  - The fluidic connection of a large number of microtubes on collectors is delicate and difficult to industrialize.

On connaît par ailleurs des tubes multiports 9 en aluminium extrudé, comme illustré sur la figure 1, commercialisés par exemple par la Société Hydroaluminium et utilisés notamment dans les condenseurs de climatisation automobile.  Also known multiport tubes 9 extruded aluminum, as shown in Figure 1, for example marketed by Hydroaluminium Company and used in particular in automotive air conditioning condensers.

Des tubes en polymère extrudés sont également décrits dans le document référencé [4], en tant que structure d'échange de radiateur automobile.  Extruded polymer tubes are also described in the document referenced [4], as an automotive radiator exchange structure.

De telles structures permettent de réaliser à bas coût des tubes de dimension inférieur e au millimètre avec 25 une précision de dimension typiquement de l'ordre de 0,05mm.  Such structures make it possible to produce tubes of less than one millimeter dimension at a low cost with a precision of dimension typically of the order of 0.05 mm.

L'invention a pour objectif de pallier les inconvénients des dispositifs de l'art connu en 30 proposant un dispositif d'échange thermique entre deux fluides ayant les caractéristiques suivantes: B14294.3/DB - C'est un dispositif d'échange ultraplat à microcanaux pour le fluide primaire ce qui permet d'augmenter la surface offerte au fluide secondaire tout en minimisant le volume.  The object of the invention is to overcome the drawbacks of the devices of the prior art by proposing a device for heat exchange between two fluids having the following characteristics: B14294.3 / DB - This is an ultra-flat exchange device with microchannels for the primary fluid which increases the surface offered to the secondary fluid while minimizing the volume.

- C'est un dispositif d'échange comportant des microcanaux pour le fluide primaire ce qui permet d'obtenir une grande surface d'échange par une méthode industrielle à bas coût et de haute précision géométrique.  - It is an exchange device comprising microchannels for the primary fluid which allows to obtain a large exchange surface by an industrial method at low cost and high geometric precision.

- C'est un dispositif d'échange comportant des microcanaux pour le fluide secondaire, à courant croisé par rapport au fluide primaire, ce qui permet de réaliser une grande surface d'échange par une méthode industrielle reproductible, à bas coût, et de haute 15 précision géométrique.  - It is an exchange device comprising microchannels for the secondary fluid, cross-flow relative to the primary fluid, which allows for a large exchange surface by a reproducible industrial method, low cost, and high Geometric precision.

EXPOSE DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif ultraplat d'échange de chaleur entre un fluide primaire et un fluide secondaire comportant un ensemble de microtubes parallèles à l'intérieur desquels circule le fluide primaire, caractérisé en ce que chaque microtube 25 est séparé d'au moins un microtube voisin par un espace et est relié à celuici, sur au moins une partie de sa longueur, par au moins un pont percé de trous de communication au travers desquels circule le fluide secondaire.  SUMMARY OF THE INVENTION The invention relates to an ultra-thin device for exchanging heat between a primary fluid and a secondary fluid comprising a set of parallel microtubes inside which the primary fluid circulates, characterized in that each microtube 25 is separated. at least one microtube neighbor by a space and is connected thereto, over at least a portion of its length, by at least one bridge pierced with communication holes through which circulates the secondary fluid.

B14294.3/DB Avantageusement ce dispositif, est réalisé en matériau extrudable.  B14294.3 / DB Advantageously this device is made of extrudable material.

Le dispositif de l'invention peut ainsi être réalisé en tout matériau métallique extrudable tel 5 que par exemple un alliage d'aluminium. Il peut également être réalisé dans un polymère thermoplastique extrudable, chargé ou non, tel que 1' Oxyde de Polyphénilène (PPO), le Polypropylène (PP), le Polychlorure de Vinyle surchloré (PVCC) , le Polyamide 10 (PA) le Polysulfure de phényléne (PPS), le Polyétherimide (PEI), le Polysulfone (PSU), le Polybenzidimazole (PBI).  The device of the invention can thus be made of any extrudable metal material such as for example an aluminum alloy. It can also be produced in an extrudable thermoplastic polymer, filled or not, such as polyphenylene oxide (PPO), polypropylene (PP), chlorinated polyvinyl chloride (CPVC), polyamide (PA), polysulphide of phenylene (PPS), Polyetherimide (PEI), Polysulfone (PSU), Polybenzidimazole (PBI).

Avantageusement les microtubes ont une section transversale polygonale par exemple carrée ou 15 rectangulaire, si ce n'est au moins un microtube d'extrémité, qui a une section transversale semicylindrique. La surface interne des microtubes est rainurée. Les ponts sont munis d'entailles transversales dans lesquelles sont percés les trous de 20 communications.  Advantageously, the microtubes have a polygonal cross section, for example square or rectangular, if not at least one end microtube, which has a semicylindrical cross section. The inner surface of the microtubes is grooved. The bridges are provided with transverse cuts in which the communication holes are drilled.

Les ponts peuvent être disposés successivement de part et d'autre dudit dispositif. Ils peuvent être tous disposés du même coté dudit dispositif. Ils peuvent être disposés des deux cotés 25 dudit dispositif. Les ouvertures dans les ponts peuvent être alignées ou disposées en quinconce.  The bridges can be arranged successively on either side of said device. They can all be arranged on the same side of said device. They can be arranged on both sides of said device. The openings in the bridges may be aligned or arranged in staggered rows.

Avantageusement ce dispositif comprend à une extrémité, un premier élément d'extrémité et à une 30 autre extrémité, un second élément d'extrémité apte à être assemblé avec le premier élément d'extrémité.  Advantageously, this device comprises at one end, a first end element and at another end, a second end element able to be assembled with the first end element.

B14294.3/DB Ce dispositif peut avoir une structure cylindrique, une structure en tronc de cône, une structure en accordéon linéaire, ou u ne structure en accordéon circulaire.  B14294.3 / DB This device may have a cylindrical structure, a truncated cone structure, a linear accordion structure, or a circular accordion structure.

La structure cylindrique, ou la structure en accordéon circulaire, peut être placée dans une enveloppe cylindrique pour former un écoulement partiellement annulaire.  The cylindrical structure, or the circular accordion structure, can be placed in a cylindrical envelope to form a partially annular flow.

Des organes de ventilation peuvent être intrégés dans la structure cylindrique, la structure en tronc de cône ou la structure en accordéon circulaire.  Ventilation members may be included in the cylindrical structure, the truncated cone structure or the circular accordion structure.

L'invention permet de résoudre le 15 problème technique posé plus haut. Elle permet, en effet: - la réalisation de microcanaux par extrusion, - la réalisation de microcanaux dans 20 l'épaisseur du dispositif de l'invention, de taille inférieure au millimètre, typiquement entre 100 pm et 1 mm, permettant de bénéficier d'une surface d'échange importante pour le fluide primaire tout en conservant une épaisseur de surface d'échange très faible, - l'obtention d'une précision importante pour la taille des microcanaux, dans lesquels circule le fluide primaire, en utilisant une méthode industrielle reproductible et à bas coût, ce qui permet de contrôler la perte de charge dans ces microcanaux. 30 B14294.3/DB L'invention peut trouver des applications dans différents domaines tel que celui: - des aéroréfrigérants permettant d'évacuer de la chaleur d'équipements domestiques ou industriels vers le milieu ambiant, - des réchauffeurs et refroidisseurs de fluides, - des dispositifs d'évacuation de chaleur d'équipements électriques, électroniques domestiques ou 10 industriels, fixes ou portables, vers l'air ambiant, - des évaporateurs et condenseurs de fluide frigorigènes.  The invention solves the above technical problem. It allows, in fact: the production of microchannels by extrusion, the production of microchannels in the thickness of the device of the invention, of size less than one millimeter, typically between 100 μm and 1 mm, making it possible to benefit from an important exchange surface for the primary fluid while maintaining a very low exchange surface thickness, - obtaining an important precision for the size of the microchannels, in which the primary fluid circulates, using an industrial method reproducible and low cost, which allows to control the pressure drop in these microchannels. The invention can find applications in various fields such as: - air coolers for removing heat from domestic or industrial equipment to the ambient environment, - heaters and fluid coolers, - devices for discharging the heat of electrical equipment, electronic domestic or industrial, fixed or portable, to the ambient air, - evaporators and condensers refrigerant.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La figure 1 illustre un dispositif de l'art antérieur.  Figure 1 illustrates a device of the prior art.

Les figures 2 et 3 illustrent le dispositif de l'invention.  Figures 2 and 3 illustrate the device of the invention.

Les figures 4 à 14 illustrent différents modes de réalisation du dispositif de l'invention.  Figures 4 to 14 illustrate various embodiments of the device of the invention.

EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS  DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

Comme illustré sur les figures 2 et 3, l'invention concerne un dispositif ultraplat 10 d'échange de chaleur entre un fluide primaire 11, par exemple de l'eau, et un fluide secondaire 12, par exemple l'air. Ce dispositif comporte un ensemble de 30 microtubes parallèles 13, par exemple de section carrée ou semicylindrique, constituant des microcanaux à B14294.3/DB l'intérieur desquels circule le fluide primaire 11.  As illustrated in FIGS. 2 and 3, the invention relates to an ultra-thin device 10 for exchanging heat between a primary fluid 11, for example water, and a secondary fluid 12, for example air. This device comprises a set of 30 parallel microtubes 13, for example of square or semicylindrical section, constituting microchannels to B14294.3 / DB inside which circulates the primary fluid 11.

Chaque microtube 13 est séparé de chacun des microtubes voisins par un espace 14 et est relié à celui-ci, sur au moins une partie de sa longueur, par au moins un 5 pont 15 percé de trous de communication 16 au travers desquels circule le fluide secondaire 12.  Each microtube 13 is separated from each of the neighboring microtubes by a space 14 and is connected thereto, over at least part of its length, by at least one bridge 15 pierced with communication holes 16 through which the fluid circulates. secondary 12.

L'épaisseur e d'un tel dispositif est de l'ordre du millimètre. La section des microtubes est polygonale, cylindrique, semi-cylindrique ou toute 10 autre forme adaptée.  The thickness e of such a device is of the order of a millimeter. The section of the microtubes is polygonal, cylindrical, semi-cylindrical or any other suitable form.

Pour réaliser un tel dispositif on peut extruder un matériau sous formes, de manière à réaliser les microcanaux dans lesquels peut circuler le fluide primaire 11.  To produce such a device it is possible to extrude a material in forms, so as to produce the microchannels in which the primary fluid 11 can circulate.

On peut éventuellement réaliser des microrainures sur la surface interne des microcanaux pour améliorer les coefficients d'échange. Ces rainures sont facilement obtenues lors de la fabrication par extrusion.  Microrainings may optionally be made on the inner surface of the microchannels to improve the exchange coefficients. These grooves are easily obtained during extrusion manufacturing.

Pour réaliser les trous de communication 16, on peut tout d'abord usiner des entailles rapprochées 17 dans les ponts 15, par exemple à l'aide d'une fraise-scie ou tout autre procédé d'enlèvement de manière connue de l'homme de l'art, puis d'ouvrir des 25 trous de commmunication pour le fluide 12 dans chacun des ponts 15. Ces ouvertures peuvent être alignées ou disposées en quinconce de manière à améliorer le coefficient d'échange.  To make the communication holes 16, it is possible first of all to machine close notches 17 in the bridges 15, for example using a saw bur or any other method of removal in a manner known to the man. of the art, then to open communication holes for the fluid 12 in each of the bridges 15. These openings may be aligned or arranged in a staggered manner so as to improve the exchange coefficient.

On peut alors replier ce dispositif suivant 30 différentes configurations illustrés sur les figures 4, 5, 6, et 7 qui illustrent respectivement une structure B14294.3/DB en cylindre, une structure en tronc de cône, une structure en accordéon linéaire, et une structure en accordéon circulaire, ou suivant toute autre configuration permettant de minimiser la surface frontale offerte au fluide secondaire.  This device can then be folded according to various configurations illustrated in FIGS. 4, 5, 6, and 7 which respectively illustrate a cylinder B14294.3 / DB structure, a frustoconical structure, a linear accordion structure, and a circular accordion structure, or any other configuration to minimize the frontal surface offered to the secondary fluid.

Comme illustré sur la figure 8, on peut aussi former avec le dispositif de l'invention une structure cylindrique qui peut être positionnée, à l'intérieur d'une enveloppe circulaire 20. Une telle 10 configuration circulaire permet de réaliser un espace annulaire intégré pour le fluide secondaire et d'utiliser la surface extérieure comme une surface d'échange supplémentaire dans l'espace annulaire ainsi formé. Dans cette configuration, les entailles dans les 15 ponts extérieurs peuvent être réalisées très simplement au tour ou par tout procédé connu dans l'état de l'art.  As illustrated in FIG. 8, it is also possible to form with the device of the invention a cylindrical structure which can be positioned inside a circular envelope 20. Such a circular configuration makes it possible to produce an integrated annular space for the secondary fluid and use the outer surface as an additional exchange surface in the annular space thus formed. In this configuration, the notches in the outer bridges can be made very simply on the lathe or by any method known in the state of the art.

Une telle configuration en forme de cylindre pour un échangeur liquide/gaz permet, comme illustré sur la figure 9, d'intégrer dans le volume 20 central tout ou partie d'organes de ventilation 25, par exemple un ventilateur et un moteur, pouvant faire circuler le gaz.  Such a configuration in the form of a cylinder for a liquid / gas exchanger makes it possible, as illustrated in FIG. 9, to integrate in the central volume all or part of ventilation members 25, for example a fan and a motor, which can make circulate the gas.

Une configuration en forme de tronc de cône comme illustré sur la figure 10, permet de réaliser une 25 telle intégration, et d'insérer aisément le dispositif de l'invention dans une gaine circulaire 24.  A configuration in the form of a truncated cone as illustrated in FIG. 10 makes it possible to perform such an integration, and to easily insert the device of the invention into a circular sheath 24.

Différentes configurations du dispositif de l'invention sont également possibles: - une structure avec des ponts 15 disposés 30 successivement de part et d'autre du dispositif, comme illustré sur les figures 2 et 3, B14294.3/DB - une structure avec tous les ponts 15 disposés du même côté, comme illustré sur la figure 11, - une structure avec des ponts 15 disposés des deux cotés, comme illustré sur la figure 12, - une structure circulaire, comme illustré sur la figure 8.  Different configurations of the device of the invention are also possible: a structure with bridges 15 arranged successively on either side of the device, as illustrated in FIGS. 2 and 3, B14294.3 / DB - a structure with all the bridges 15 arranged on the same side, as illustrated in FIG. 11, - a structure with bridges 15 arranged on both sides, as illustrated in FIG. 12, - a circular structure, as illustrated in FIG.

Exemple de modes de réalisation Le dispositif de l'invention peut être 10 réalisé en tout matériau métallique extrudable, tel que par exemple un alliage d'aluminium ou tout autre métal connu de l'homme de l'art.  EXAMPLE OF EMBODIMENTS The device of the invention may be made of any extrudable metal material, such as for example an aluminum alloy or any other metal known to those skilled in the art.

Il peut également être réalisé dans un polymère thermoplastique extrudable, chargé ou non, tel 15 que l'oxyde de Polyphénilène (PPO), le Polypropylène (PP), le Polychlorure de Vinyle surchloré (PVCC) , le Polyamide (PA) le Polysulfure de phényléne (PPS), le Polyétherimide (PEI), le Polysulfone (PSU), le Polybenzidimazole (PBI) ou tout autre polymère connu de 20 l'homme de l'art.  It can also be made of an extrudable thermoplastic polymer, filled or not, such as polyphenylene oxide (PPO), polypropylene (PP), chlorinated polyvinyl chloride (CPVC), polyamide (PA), polysulfide. phenylene (PPS), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSU), polybenzidimazole (PBI) or any other polymer known to those skilled in the art.

L'épaisseur du dispositif de l'invention peut être comprise entre 0,5 et 5 mm, typiquement 1 mm.  The thickness of the device of the invention may be between 0.5 and 5 mm, typically 1 mm.

La largeur hors tout de l'ensemble des microtubes dans un dispositif plat, qui dépend des possibilités d'extrusion du matériau, est comprise entre 10 et 500 mm, typiquement 50 mm.  The overall width of all the microtubes in a flat device, which depends on the extrusion possibilities of the material, is between 10 and 500 mm, typically 50 mm.

Le diamètre des microtubes, dans un dispositif circulaire, qui dépend des possibilités d'extrusion du matériau, est compris entre 10 et 30 100 mm, typiquement 50 mm.  The diameter of the microtubes, in a circular device, which depends on the possibilities of extrusion of the material, is between 10 and 100 mm, typically 50 mm.

B14294.3/DB La taille des microcanaux pour le fluide primaire, réalisés dans les microtubes 13, peut être comprise entre 0,1 et 2 mm, typiquement 0,5 mm.  B14294.3 / DB The size of the microchannels for the primary fluid, made in the microtubes 13, can be between 0.1 and 2 mm, typically 0.5 mm.

La taille de l'espace 14 entre les 5 microtubes 13 peut être comprise entre 0,2 et 2 mm, typiquement 0,4 mm.  The size of the space 14 between the 5 microtubes 13 may be between 0.2 and 2 mm, typically 0.4 mm.

La largeur de entailles 17 peut être comprise entre 0,1 et 2 mm, typiquement 0,4 mm.  The width of notches 17 may be between 0.1 and 2 mm, typically 0.4 mm.

L'assemblage de boîtes à eau pour alimenter 10 le dispositif de l'invention en fluide primaire est un point important et relativement coûteux dans la réalisation des échangeurs. Celui-ci peut être réalisé aisément par un usinage simple, sur une longueur 1, des extrémités des microtubes 13, comme illustré sur la figure 13, de manière à laisser dépasser ces extrémités. Les ouvertures dans les boîtes à eau peuvent alors être réalisées par un procédé quelconque connu de l'homme de l'art tel que emboutissage, perçage mécanique, laser, jet d'eau de trous rectangulaires dans lesquels viennent s'emboîter aisément ces extrémités.  The assembly of water boxes for supplying the device of the invention with primary fluid is an important and relatively expensive point in the production of exchangers. This can be easily achieved by simple machining, over a length 1, the ends of the microtubes 13, as shown in Figure 13, so as to exceed these ends. The openings in the water boxes can then be made by any method known to those skilled in the art such as stamping, mechanical drilling, laser, water jet rectangular holes in which these ends are easily fit.

Un tel assemblage est facilité, par rapport à un ensemble de tubes séparés, du fait que le dispositif de l'invention garantit un espacement 25 régulier entre les microtubes 13.  Such an assembly is facilitated, with respect to a set of separate tubes, since the device of the invention guarantees a regular spacing between the microtubes 13.

L'utilisation d'éléments d'extrémités complémentaires, par exemple mâle et femelle, 30 et 31, comme illustré sur la figure 14, permet un assemblage de dispositifs entre eux pour former aisément une 30 structure plus importante, en évitant les fuites à la jointure entre les microtubes.  The use of complementary end elements, for example male and female, 30 and 31, as illustrated in FIG. 14, allows an assembly of devices between them to easily form a larger structure, avoiding leaks to the joint between the microtubes.

B14294.3/DB Applications industrielles Dans une configuration circulaire liquide/liquide, le dispositif de l'invention peut être 5 utilisé pour des refroidisseurs d'huile, par exemple applicables dans le domaine du transport automobile, du transport aéronautique.  B14294.3 / DB Industrial applications In a liquid / liquid circular configuration, the device of the invention can be used for oil coolers, for example applicable in the field of automobile transport, aeronautical transport.

Dans la configuration d'échangeur liquide/gaz, le dispositif de l'invention peut être 10 utilisé pour réaliser des petits aéroréfrigérants industriels très compacts, dans le domaine de refroidissement de machines, du refroidissement de composants électriques ou électroniques, de la climatisation, du transport...  In the liquid / gas exchanger configuration, the device of the invention can be used to produce small, very compact industrial air-coolers, in the field of machine cooling, cooling of electrical or electronic components, air-conditioning, air-conditioning, transport...

B14294.3/DB Références [1] " Design and Fabrication of a Cross Flow Micro Heat Exchanger " de Chad Harris, Mircea Despa et Kevin Kelly 5 (Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 9, pages 502-508, 2000).  B14294.3 / DB References [1] Chad Harris, Mircea Despa and Kevin Kelly's Design and Manufacture of a Cross Flow Micro Heat Exchanger (Journal of Microelectromechanical Systems, Vol.9, pages 502-508, 2000).

[2] US 6 415 860 [3] "A Study on the Development of the Wire Woven Heat Exchanger Using Small Diameter Tubes" de Sung-Ho Choi, Won-Ho Cho, Su-Won Kim et Jong-Soo Kim (International Symposium on Contact heat exchangers, Grenoble, 24 août 2002, pages 269 à 273).  [2] US 6,415,860 [3] "A Study on the Development of the Wire Woven Heat Exchanger Using Small Diameter Tubes" by Sung-Ho Choi, Won-Ho Cho, Su-Won Kim and Jong-Soo Kim (International Symposium on contact heat exchangers, Grenoble, August 24, 2002, pages 269 to 273).

[4] "Intensification des transferts de chaleur dans un échangeur en matériau polymérique- Etude de l'écoulement gazeux et des performances thermiques" de Hervé Damotte (Thèse Université de Franche-Comté, 1993) 20 B14294.3/DB  [4] "Intensification of heat transfer in an exchanger made of polymeric material - Study of gas flow and thermal performance" by Hervé Damotte (Thesis University of Franche-Comté, 1993) B14294.3 / DB

Claims (21)

REVENDICATIONS 1. Dispositif ultraplat d'échange de chaleur entre un fluide primaire (11) et un fluide secondaire (12) comportant un ensemble de microtubes 5 parallèles (13) à l'intérieur desquels circule le fluide primaire, caractérisé en ce que chaque microtube (13) est séparé d'au moins un microtube voisin par un espace (14) et est relié à celui-ci, sur au moins une partie de sa longueur, par au moins un pont (15) percé 10 de trous de communication (16) au travers desquels circule le fluide secondaire.  1. Ultra-flat heat exchange device between a primary fluid (11) and a secondary fluid (12) comprising a set of parallel microtubes (13) inside which the primary fluid circulates, characterized in that each microtube ( 13) is separated from at least one neighboring microtube by a space (14) and is connected thereto, over at least a part of its length, by at least one bridge (15) pierced with communication holes (16). ) through which the secondary fluid flows. 2. Dispositif, selon la revendication 1, qui est réalisé en un matériau extrudable. 15  2. Device according to claim 1, which is made of an extrudable material. 15 3. Dispositif selon la revendication 2, qui est réalisé en un matériau métallique extrudable.3. Device according to claim 2, which is made of an extrudable metal material. 4. Dispositif selon la revendication 2, qui 20 est réalisé en un polymère thermoplastique extrudable chargé ou non.  4. Device according to claim 2, which is made of an extrudable thermoplastic polymer loaded or not. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel ce polymère est choisi parmi l'oxyde de 25 Polyphénilène (PPO), le Polypropylène (PP), le Polychlorure de Vinyle surchloré (PVCC), le Polyamide (PA) le Polysulfure de phényléne (PPS), le Polyétherimide (PEI), le Polysulfone (PSU), le Polybenzidimazole (PBI).  5. The device according to claim 4, wherein said polymer is selected from polyphenylene oxide (PPO), polypropylene (PP), chlorinated polyvinyl chloride (CPVC), polyamide (PA) and phenyl polysulfide ( PPS), Polyetherimide (PEI), Polysulfone (PSU), Polybenzidimazole (PBI). B14294.3/DB  B14294.3 / DB 6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel plusieurs microtubes (13) ont une section transversale polygonale.6. Device according to claim 1, wherein several microtubes (13) have a polygonal cross section. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la section transversale est carrée ou rectangulaire.  7. Device according to claim 6, wherein the cross section is square or rectangular. 8. Dispositif selon la revendication 6, 10 dans lequel au moins un microtube d'extrémité a une section transversale semicylindrique.  The device of claim 6, wherein at least one end microtube has a semicylindrical cross section. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 8, dans lequel la surface interne 15 des microtubes est micro-rainurée.  9. Device according to any one of claims 6 or 8, wherein the inner surface 15 of the microtubes is micro-grooved. 10. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les ponts sont munis d'entailles transversales (17) dans lesquelles sont percés les 20 trous de communications (16).  10. Device according to claim 1, wherein the bridges are provided with transverse notches (17) in which are drilled the 20 communication holes (16). 11. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les ponts (15) sont disposés successivement de part et d'autre dudit dispositif. 25  11. Device according to claim 1, wherein the bridges (15) are arranged successively on either side of said device. 25 12. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les ponts (15) sont tous disposés du même coté dudit dispositif.12. Device according to claim 1, wherein the bridges (15) are all arranged on the same side of said device. B14294.3/DB  B14294.3 / DB 13. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les ponts (15) sont disposés des deux cotés dudit dispositif.13. Device according to claim 1, wherein the bridges (15) are arranged on both sides of said device. 14. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les ouvertures dans les ponts sont alignées ou disposées en quinconce.  14. Device according to claim 1, wherein the openings in the bridges are aligned or disposed in staggered rows. 15. Dispositif selon la revendication 1, 10 qui comprend, à une extrémité, un premier élément d'extrémité (30) et, à une autre extrémité, un second élément d'extrémité complémentaire (31) apte à être assemblé avec le premier élément d'extrémité.  15. Device according to claim 1, which comprises, at one end, a first end element (30) and, at another end, a second complementary end element (31) adapted to be assembled with the first element end. 16. Dispositif selon la revendication 1, qui a une structure cylindrique.  16. Device according to claim 1, which has a cylindrical structure. 17. Dispositif selon la revendication 1, qui a une structure en tronc de cône. 20  17. Device according to claim 1, which has a truncated cone structure. 20 18. Dispositif selon la revendication 1, qui a une structure en accordéon linéaire.18. Device according to claim 1, which has a linear accordion structure. 19. Dispositif selon la revendication 1, 25 qui a une structure en accordéon circulaire.  19. Device according to claim 1, which has a circular accordion structure. 20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 ou 19, dans lequel la structure formée est placée dans une enveloppe cylindrique (20) 30 pour former un écoulement partiellement annulaire.  20. The device of any one of claims 16 or 19, wherein the formed structure is placed in a cylindrical shell (20) to form a partially annular flow. B14294.3/DB  B14294.3 / DB 21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16, 17 ou 19, dans lequel des organes de ventilation (25) sont intégrés dans la structure.21. Device according to any one of claims 16, 17 or 19, wherein ventilation members (25) are integrated in the structure. B14294.3/DBB14294.3 / DB