FR3035710A1 - Echangeur thermique a plaques et machine frigorifique reversible comprenant un tel echangeur - Google Patents

Abstract

Cet échangeur (1100), comprenant des plaques (2A-2L) superposées, qui sont intercalées entre deux plateaux (11, 12) et qui définissent des canaux de circulation de fluide caloporteur. Ces canaux délimitent un premier circuit (C1) de circulation d'un premier fluide caloporteur, comportant une unique passe, et un deuxième circuit (C2) de circulation d'un deuxième fluide caloporteur, comportant deux passes opposées l'une à l'autre, de sorte que pour chaque sens de circulation du deuxième fluide caloporteur dans le deuxième circuit, l'une des deux passes du deuxième circuit est à co-courant avec la passe du premier circuit, tandis que l'autre des deux passes du deuxième circuit est à contre-courant par rapport à la passe du premier circuit.

Description

1 Echangeur thermique à plaques et machine frigorifique réversible comprenant un tel échangeur La présente invention concerne un échangeur thermique à plaques, ainsi qu'une machine frigorifique comprenant un tel échangeur. La figure 1 montre un échangeur de chaleur à plaques brasées 100, équipé d'un jeu de plaques superposées 2A, 2B et 2C. Chaque plaque 2A, 2B et 2C a ses faces opposées ondulées selon un schéma précis, par exemple un profil avec chevrons. Les bords des plaques sont équipés de joints pour éviter les fuites de fluide. Les plaques 2A, 2B et 2C sont disposées les unes contre les autres, entre deux plateaux 11 et 12, de façon à ce que les surfaces ondulées de deux plaques adjacentes définissent ensemble des canaux 20 pour la circulation de fluides caloporteurs. Chaque plaque 2A, 2B et 2C et chaque plateau 11 et 12 comporte quatre ouvertures ménagées chacune dans l'un de leurs coins, à savoir une première ouverture 21 qui sert d'entrée El pour un premier fluide caloporteur, une deuxième ouverture 22 qui sert de sortie S1 pour le premier fluide caloporteur, une troisième ouverture 23 qui sert d'entrée E2 pour un deuxième fluide caloporteur, et une quatrième ouverture 24 qui sert de sortie S2 pour le deuxième fluide caloporteur. Les canaux 20 définis contre chaque surface ondulée reçoivent le premier ou le deuxième fluide caloporteur. Dans l'exemple de la figure 1, le premier fluide caloporteur circule dans un premier circuit entre les deuxième et troisième plaques 2B et 2C. Le deuxième fluide caloporteur circule dans un deuxième circuit qui s'étend entre les plaques 2A et 2B. Ainsi, les premier et deuxième fluides caloporteurs circulent alternativement entre deux plaques 2A, 2B et 2C adjacentes, de manière à assurer un transfert d'énergie thermique entre les fluides.

La figure 2 montre une machine frigorifique réversible qui comprend un compresseur 400, un détendeur 200 et deux échangeurs 100 et 300 semblables à l'échangeur de la figure 1. Ces quatre éléments sont montés sur un circuit commun C de fluide frigorigène. Les échangeurs 100 et 300 fonctionnent alternativement en tant que condenseur ou évaporateur, selon que la machine frigorifique fonctionne en mode chauffage ou en mode climatisation, le changement de mode s'effectuant en changeant le sens de circulation du fluide frigorigène dans le circuit commun C. Le premier échangeur 100 effectue un transfert thermique entre le circuit commun C et un premier circuit d'échange C10. Le deuxième échangeur 300 effectue un transfert thermique entre le circuit commun C et un deuxième circuit d'échange C20.

3035710 2 Pour chaque mode de fonctionnement, par exemple, l'un des échangeurs 100 et 300 fonctionne à contre-courant par rapport au circuit d'échange C10 ou C20 qui interagit avec cet échangeur, tandis que l'autre échangeur fonctionne à co-courant par rapport à l'autre circuit d'échange C10 ou C20.

5 Les performances d'un échangeur de chaleur à plaques sont meilleures à contre- courant qu'à co-courant, de sorte que pour chaque mode de fonctionnement, l'un des échangeurs 100 et 300 n'a pas un rendement optimisé. DE 10 2006 002 018 divulgue une machine frigorifique réversible qui permet de changer le mode de fonctionnement sans inverser le sens de circulation du fluide 10 frigorigène, au moyen d'une vanne à trois voies installée sur le circuit frigorifique. Cette solution est complexe à mettre en oeuvre car elle nécessite d'installer un dispositif de distribution du fluide frigorigène. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un nouvel échangeur à plaques simple à mettre en oeuvre dans une machine 15 frigorifique réversible, et ayant un rendement satisfaisant. A cet effet, l'invention a pour objet un échangeur thermique à plaques, comprenant des plaques superposées, qui sont intercalées entre deux plateaux et qui définissent des canaux de circulation de fluide caloporteur, caractérisé en ce que les canaux délimitent - un premier circuit de circulation d'un premier fluide caloporteur, comportant une 20 unique passe, et - un deuxième circuit de circulation d'un deuxième fluide caloporteur, comportant deux passes opposées l'une à l'autre, de sorte que pour chaque sens de circulation du deuxième fluide caloporteur dans le deuxième circuit, l'une des deux passes du deuxième circuit est à co-courant avec la 25 passe du premier circuit, tandis que l'autre des deux passes du deuxième circuit est à contre-courant par rapport à la passe du premier circuit. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel échangeur peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : 30 - le premier circuit comporte plusieurs branches intermédiaires délimitées chacune entre deux plaques adjacentes et reliant entre elles en parallèle une branche aller et une branche retour du premier circuit ; - le deuxième circuit comporte deux zones adjacentes, dans lesquelles des branches intermédiaires du deuxième circuit appartiennent, pour l'une de ces zones, à 3035710 3 l'une des deux passes du deuxième circuit et, pour l'autre zone, à l'autre des deux passes du deuxième circuit ; - le deuxième circuit comporte une première partie et une deuxième partie, qui sont séparées par une plaque intermédiaire de l'échangeur et qui sont raccordées entre 5 elles par une conduite à l'extérieur de l'échangeur ; - l'échangeur comprend un tube qui est muni d'une fente distribuant le deuxième fluide caloporteur dans plusieurs canaux du deuxième circuit . Un autre aspect de l'invention concerne une machine frigorifique réversible, comprenant un circuit commun de fluide frigorigène sur lequel sont disposés un 10 compresseur, un détendeur et deux échangeurs qui sont chacun tels que définis ci- dessus. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle machine frigorifique peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : 15 - la machine frigorifique comporte une vanne à quatre voies apte à changer le sens de circulation du fluide frigorigène dans le circuit commun ; - le circuit commun est formé par le deuxième circuit des échangeurs ; - le deuxième circuit comporte une entrée et une sortie agencées en haut des échangeurs ; 20 - le deuxième circuit comporte une entrée et une sortie agencées en bas des échangeurs. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un échangeur à plaques conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins dans 25 lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un échangeur à plaques de l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue schématique d'une machine frigorifique réversible de l'art antérieur ; 30 - la figure 3 est une vue schématique en éclaté d'un échangeur conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 4 et 5 sont des schémas de l'échangeur de la figure 3, respectivement avec un premier et un second sens de circulation des fluides caloporteurs ; - les figures 6 et 7 sont des schémas de machines frigorifiques incluant l'échangeur de la figure 3 ; 3035710 4 - la figure 8 est un schéma de l'échangeur de la figure 3 selon une autre orientation ; - la figure 9 est une vue éclatée en perspective d'un échangeur conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; 5 - les figures 10 et 11 sont des schémas de l'échangeur de la figure 9, respectivement avec un premier et un second sens de circulation des fluides caloporteurs ; - les figures 12 et 13 sont des schémas d'un tube de distribution de fluide ; - les figures 14 à 17 sont des schémas d'un échangeur conforme à un troisième 10 mode de réalisation de l'invention, avec des sens de circulation des fluides caloporteurs différents ; - les figures 18 à 21 sont des schémas d'un échangeur conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention, avec des sens de circulation des fluides caloporteurs différents ; et 15 - les figures 22 et 23 sont des schémas du tube des figures 12 et 13, positionné respectivement pour un échangeur dans une des configurations des figures 14, 15, 18 et 19 et pour une des configurations des figures 16, 17, 20 et 21. La figure 3 montre un échangeur à plaques 1100 conforme à l'invention. Il comprend un premier plateau 11, qui définit une première face externe A de l'échangeur 20 1100, et un deuxième plateau 12, qui définit une deuxième face externe B de l'échangeur 1100, opposée à la première face A. Douze plaques 2A à 2L sont superposées, c'est-à-dire disposées successivement, les unes contre les autres, entre les plateaux 11 et 12 La plaque 2K est disposée contre le premier plateau 11, et la plaque 2L est disposée contre le deuxième plateau 12.

25 Les plateaux 11 et 12 et les plaques 2A à 2L sont de forme globalement rectangulaire. L'échangeur 1100 est de forme globalement parallélépipédique, à base rectangulaire. On note M un bord supérieur de l'échangeur 1100, situé en haut à la figure 3, et N un bord inférieur de l'échangeur 1100, parallèle au bord supérieur M et situé en bas à la figure 3. Les bords M et N sont de petite longueur, et relient entre eux des bords 30 longs O et P des plateaux 11 et 12 et des plaques 2A à 2L, perpendiculaires aux bords courts M et N. Le bord long O est situé au premier plan à la figure 3, et le bord long P en arrière-plan. Chaque plaque 2A à 2L, comporte deux faces rectangulaires opposées, ondulées selon un schéma précis, non limitatif de l'invention, par exemple un profil avec des 35 chevrons. Ces ondulations ne sont pas représentées à la figure 3, elles peuvent être 3035710 5 analogues à celles de l'échangeur de la figure 1. Les bords M, N, O et P des plaques 2A à 2L sont équipés de joints brasés, non représentés, pour éviter les fuites de fluide. Les surfaces ondulées en regard l'une de l'autre de deux plaques 2A à 2L adjacentes définissent ensemble des canaux pour la circulation turbulente de fluides caloporteurs, 5 ces canaux n'étant pas représentés sur la figure 3 mais pouvant être analogues aux canaux 20 de la figure 1. Dans la direction de son épaisseur, l'échangeur 1100 comporte une première zone Z1, entre le premier plateau 11 et la plaque 2E, et une deuxième zone Z2, entre la plaque 2F et le deuxième plateau 12. Les zones Z1 et Z2 sont attenantes. La première zone Z1 10 est située du côté de la première face A de l'échangeur 1100, et la deuxième zone Z2 est située du côté de la deuxième face B. Les zones Z1 et Z2 partagent l'échangeur 1100 en deux dans son épaisseur, c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire aux plateaux 11 et 12 et aux plaques 2A à 2L. L'échangeur 1100 délimite deux circuits de fluide caloporteur Cl et C2. Pour une 15 utilisation dans une machine frigorifique, le premier circuit Cl est prévu pour de l'eau, et le deuxième circuit C2 pour un fluide frigorigène. Le premier circuit Cl correspond à l'un des circuits d'échange 010 ou C20 de la machine frigorifique de la figure 2, et le deuxième circuit C2 au circuit commun C. Les circuits Cl et C2 sont définis de manière à ce que le circuit d'eau Cl comporte 20 une seule passe, c'est-à-dire que le fluide circule entre les bords N et M dans un seul sens, à savoir de bas en haut dans l'exemple de la figure 3. Le circuit de fluide frigorigène C2 comporte deux passes, à savoir une passe d'entrée dans la zone Z2, où le fluide frigorigène circule dans un premier sens, à savoir de bas en haut entre les bords N et M, et une passe de sortie dans la zone Z1, où le fluide frigorigène circule dans un deuxième 25 sens opposé au premier sens, à savoir de haut en bas entre les bords M et N. Cette configuration résulte de l'agencement particulier des ondulations des plaques 2A à 2L et des orifices 21 à 24 ménagés dans les coins des plateaux 11 et 12 et des plaques 2A à 2L, comme décrit ci-dessous. Les plateaux 11 et 12 et les plaques 2A à 2L sont pourvus chacun d'un nombre d'orifices compris entre un et quatre, de manière à 30 guider la circulation des fluides dans les circuits Cl et C2. L'orifice 21 est situé dans un premier coin inférieur, au niveau de la jonction entre les bords N et P. L'orifice 22 est situé dans un deuxième coin inférieur, au niveau de la jonction entre les bords N et O. L'orifice 23 est situé dans un premier coin supérieur, au niveau de la jonction entre les bords M et P. L'orifice 24 est situé dans un deuxième coin 35 supérieur, au niveau de la jonction entre les bords M et O.

3035710 6 Pour un premier sens de circulation des fluides dans les circuits Cl et C2, défini à la figure 3, une entrée El du premier circuit Cl est formée par un premier orifice 21 du deuxième plateau 12, dans la zone Z2. Le premier circuit Cl comporte une première branche inférieure ou branche-aller C11, dans laquelle le fluide circule jusqu'à la plaque 5 2K, au travers des orifices 21, qui sont percés dans chaque plaque 2A à 2J et 2L. Le premier plateau 11 et la plaque 2K ne comportent pas d'orifice 21. Une deuxième branche supérieure ou branche-retour C12 du premier circuit Cl est définie entre la plaque 2K et un orifice 23 du deuxième plateau 12, qui définit une sortie S1 du premier circuit C1, dans la seconde zone Z2. Le premier plateau 11 et la plaque 2K ne comportent pas d'orifice 10 23. Entre les plaques 2K et 2L, le fluide circule au travers d'orifices 23 percés dans chaque plaque 2A à 2J et 2L. Entre les branches C11 et C12, le premier circuit Cl comporte plusieurs branches intermédiaires C13 à C18 raccordées en parallèle entre les branches C11 et C12. Les branches intermédiaires C13 à C18 sont représentées de manière rectiligne dans le 15 schéma de la figure 3, mais en pratique elles serpentent selon le motif défini par les ondulations des plaques 2A à 2L. Les branches C13 à C15 font partie de la deuxième zone Z2, et les branches C16 à C18 font partie de la première zone Zl. Ainsi, dans les zones Z1 et Z2, le premier circuit Cl compte une seule passe, 20 depuis le bord N et vers le bord M. En d'autres termes, entre les bords N et M et pour les deux zones Z1 et Z2, le fluide circule dans le premier circuit Cl dans un seul sens, à savoir de bas en haut. La suite de la description concerne le deuxième circuit C2. Une entrée E2 du deuxième circuit C2 est formée par un orifice 22 du deuxième plateau 12, dans la 25 deuxième zone Z2. Le deuxième circuit C2 comporte une première branche inférieure C21, qui s'étend dans la deuxième zone Z2 exclusivement et relie la deuxième entrée E2 à une première et une deuxième branches intermédiaires C22 et C23 raccordées en parallèle entre la branche inférieure C21 et une branche supérieure C24. Dans les branches intermédiaires C22 et C23, le fluide circule de bas en haut, depuis le bord N 30 jusqu'au bord M. Les plaques 2F et 2G ne comportent pas d'orifice 22. La branche supérieure C24 s'étend au travers d'orifices 24 percés dans les plaques 2B à 21, au niveau des zones Z1 et Z2, et elle est reliées à deux autres branches intermédiaires C25 et C26 dans lesquelles le fluide circule de haut en bas, depuis le bord M jusqu'au bord N. Les branches intermédiaires C25 et C26 relient en parallèle la 35 branche supérieure C24 à une deuxième branche inférieure C27, qui s'étend 3035710 7 exclusivement dans la première zone Z1, au travers d'orifices 22 percés dans les plaques 2A à 2C, 2K et dans le premier plateau 11, jusqu'à une sortie S2 du deuxième circuit C2 formée par l'orifice 22 du plateau 11, dans la première zone Zl. Ainsi, dans la zone Z2, le deuxième circuit C2 compte une passe d'entrée où le 5 fluide circule dans un premier sens, à savoir depuis le bord inférieur N et vers le bord supérieur M. Dans la zone Z1, le deuxième circuit C2 compte une passe de sortie où le fluide circule dans un deuxième sens opposé au premier sens, à savoir depuis le bord supérieur M et vers le bord inférieur N. Les figures 4 et 5 reprennent de manière plus schématique l'agencement des 10 circuits Cl et C2 de l'échangeur 1100. La figure 4 correspond au premier sens de circulation de la figure 3 pour le circuit C2, et la figure 5 à un deuxième sens de circulation, opposé. Le premier sens de circulation des figures 3 et 4 correspondent à un premier mode de fonctionnement, dans lequel l'échangeur 1100 fonctionne en évaporation. Dans la 15 deuxième zone Z2, le fluide frigorifique du circuit C2 effectue une première passe à co- courant par rapport à l'eau du circuit 01, il circule de bas en haut entre les bords N et M et, dans la première zone Z1, le fluide frigorifique du circuit C2 effectue une deuxième passe à contre-courant par rapport à l'eau du circuit C1, il circule de haut en bas entre les bords M et N.

20 A la figure 5, le sens de circulation du fluide frigorifique dans le deuxième circuit C2 est inversé. Le sens de circulation de l'eau dans le circuit Cl reste inchangé. L'entrée E2 du circuit C2 devient la sortie S2, et inversement. L'échangeur 1100 fonctionne alors dans une deuxième mode, en condensation. Dans ce deuxième mode, pour la première zone Z1, le fluide frigorifique dans le 25 deuxième circuit C2 effectue une première passe à co-courant par rapport à l'eau du premier circuit C1, il circule de bas en haut depuis le bord inférieur N vers le bord supérieur M et, dans la deuxième zone Z2, le fluide frigorifique dans le deuxième circuit C2 effectue une deuxième passe à contre-courant par rapport à l'eau du premier circuit C1, il circule de haut en bas depuis le bord supérieur M vers le bord inférieur N.

30 Ainsi, pour chaque mode de fonctionnement, l'échangeur 1100 permet au fluide frigorigène du circuit C2 d'effectuer une première passe à co-courant et une deuxième passe à contre-courant, par rapport à l'eau du circuit C1. De cette manière, le rendement thermique de l'échangeur 1100 est amélioré, puisque, dans chaque mode de fonctionnement, les fluides des circuits Cl et C2 circulent à contre-courant pour la zone 35 correspondant à la passe de sortie du circuit C2.

3035710 8 Les figures 6 et 7 montrent une machine frigorifique réversible, qui comprend un compresseur 400, un détendeur 200 et deux échangeurs 1100 et 1200 qui sont chacun semblables à l'échangeur des figures 3 à 5. Ces quatre éléments 400, 200, 1100 et 1200 sont montés sur un circuit commun C de fluide frigorigène.

5 Le premier échangeur 1100 effectue un transfert thermique entre le circuit commun C et un premier circuit d'échange 010. Le deuxième échangeur 1200 effectue un transfert thermique entre le circuit commun C et un deuxième circuit d'échange C20. Les échangeurs 1100 et 1200 fonctionnent alternativement en tant que condenseur ou évaporateur, selon que la machine frigorifique fonctionne en mode 10 chauffage ou en mode climatisation. Le changement de mode s'effectue en changeant le sens de circulation du fluide frigorigène dans le circuit commun C, au moyen d'une vanne V1 à quatre voies. A la figure 6, pour le premier mode de fonctionnement, l'échangeur 1100 fonctionne en condensation et le deuxième échangeur fonctionne en évaporation. La 15 vanne V1 est dans une première position. Le fluide frigorigène du circuit commun C circule dans un premier sens. Le premier circuit d'échange 010 est un circuit d'eau chaude, et le deuxième circuit d'échange C20 est un circuit d'eau froide. A la figure 7, pour le deuxième mode de fonctionnement, l'échangeur 1100 fonctionne en évaporation et le deuxième échangeur fonctionne en condensation. La 20 vanne V1 est dans une deuxième position. Le fluide frigorigène du circuit commun C circule dans un deuxième sens opposé au premier sens de la figure 6. Le premier circuit d'échange 010 est un circuit d'eau froide, et le deuxième circuit d'échange C20 est un circuit d'eau chaude. Pour chaque mode de fonctionnement, les échangeurs 1100 et 1200 fonctionnent 25 chacun, pour l'une des zones Z1 et Z2, à contre-courant, tandis que pour l'autre zone Z2 ou Z1, les échangeurs 1100 et 1200 fonctionnent à co-courant. Plus précisément, dans le premier mode de fonctionnement représenté à la figure 6 et pour chaque échangeur 1100 et 1200, la première passe ou passe d'entrée du circuit commun C dans la zone Z2 est effectuée à co-courant par rapport au circuit d'échange 30 C10 ou C20 correspondant, et la deuxième passe ou passe de sortie du circuit commun C dans la zone Z1 est effectuée à contre-courant par rapport au circuit d'échange C10 ou C20 correspondant. Cette configuration correspond à celle de la figure 4. Dans le deuxième mode de fonctionnement représenté à la figure 7 et pour chaque échangeur 1100 et 1200, la première passe ou passe d'entrée du circuit commun 35 C dans la zone Z1 est effectuée à co-courant par rapport au circuit d'échange C10 ou C20 3035710 9 correspondant, et la deuxième passe ou passe de sortie du circuit commun C dans la zone Z2 est effectuée à contre-courant par rapport au circuit d'échange 010 ou C20 correspondant. Cette configuration correspond à celle de la figure 5. Aux figures 3 à 7, l'échangeur 1100 est disposé selon une première orientation, 5 dans laquelle les entrées El et E2 des circuits Cl et C2 sont disposées en bas de l'échangeur 1100, le long du bord inférieur N. Le fluide du circuit C1, dans les deux zones Z1 et Z2, ainsi que le fluide du circuit C2, dans la zone Z2 pour la configuration de la figure 4, et dans la zone Z1 pour la configuration de la figure 5, circulent vers le haut, à l'encontre de la force exercée par la gravité.

10 La figure 8 montre l'échangeur 1100 disposé selon une deuxième orientation, dans laquelle le bord M est orienté vers le bas, tandis que le bord N est orienté vers le haut. Les entrées El et E2 des circuits Cl et C2 sont disposées en haut de l'échangeur 1100, le long du bord supérieur M. Le fluide du circuit C1, dans les deux zones Z1 et Z2, ainsi que le fluide du circuit C2, dans la zone Z1 circulent vers le bas dans le sens de la force 15 exercée par la gravité. Pour les deux orientations de l'échangeur 1100, l'écoulement de l'eau dans le circuit Cl est à contre-courant par rapport à l'écoulement du fluide frigorigène dans la passe de sortie du circuit C2, c'est à dire que l'écoulement de l'eau est dirigé vers le haut lorsque l'entrée E2 et la sortie S2 sont en bas, comme représenté aux figures 4 à 7, et 20 dirigé vers le bas lorsque l'entrée E2 et la sortie S2 sont en haut, comme représenté à la figure 8. La figure 9 montre un échangeur 2100 conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, de type échangeur à double circuit. Les éléments de l'échangeur 2100 similaires à ceux de l'échangeur 1100 portent les mêmes références numériques.

25 Dans la suite, on ne décrit pas en détail les éléments de l'échangeur 2100 semblables à ceux de l'échangeur 1100. Comme décrit ci-dessous et contrairement à l'échangeur 1100, l'échangeur 2100 comporte deux circuits de fluide frigorifique C2 et C'2 indépendants qui peuvent réaliser deux passes lorsqu'ils sont raccordés entre eux de manière appropriée au moyen d'une 30 canalisation C3, représentée en traits pointillés à la figure 9. La canalisation C3 est représentée schématiquement aux figures 10 et 11, qui sont décrites plus en détail par la suite. L'échangeur 2100 comporte deux plateaux 11 et 12 et huit plaques 2A à 2H ondulées disposées entre les plateaux 11 et 12. L'échangeur 2100 dispose également 3035710 10 d'un plateau intermédiaire 13 intercalé entre les plaques 2D et 2E. Le plateau intermédiaire 13 délimite matériellement la séparation entre les zones Z1 et Z2. L'échangeur 2100 est de forme généralement rectangulaire, et comporte un bord supérieur M, un bord inférieur N et deux bords latéraux O et P. Les plateaux 11, 12 et 13 5 et les plaques 2A à 2H sont équipées de trous 21, 22, 23 et/ou 24 Le premier circuit C1, prévu par exemple pour de l'eau dans le cas d'une utilisation dans une machine frigorifique, comporte une entrée El réalisée par un orifice 24 ménagé dans le plateau 11. Le premier circuit Cl comporte une première branche ou branche aller C11 qui part de l'entrée El et passe au travers d'ouvertures 24 ménagées dans les 10 plaques 2A à 2G ainsi que dans le plateau intermédiaire 13. Une deuxième branche inférieure ou branche-retour C12 du premier circuit part de la sortie S1 et passe au travers d'ouvertures 22 ménagées dans les plaques 2A à 2G ainsi que dans le plateau intermédiaire 13. Entre le plateau 11 et la plaque 2H, le fluide circule au travers d'orifices 22 percés dans chaque plaque 2A à 2G.

15 Entre les branches Cl 1 et C12, le premier circuit Cl comporte plusieurs branches intermédiaires C13 à C16 raccordées en parallèle entre les branches C11 et C12. Les branches intermédiaires C13 à C16 sont représentées de manière rectiligne dans le schéma de la figure 9, mais en pratique elles serpentent selon le motif défini par les ondulations des plaques 2A à 2H.

20 Les branches C13 et C14 font partie de la première zone Z1, et les branches C15 et C16 font partie de la deuxième zone Z2. Ainsi, dans les zones Z1 et Z2, le premier circuit Cl compte une seule passe, depuis le bord supérieur M et vers le bord inférieur N. En d'autres termes, entre les bords M et N et pour les deux zones Z1 et Z2, le fluide circule dans le premier circuit Cl dans un 25 seul sens, à savoir de haut en bas. La suite de la description concerne les circuits C2 et C'2 de fluide frigorigène. Le circuit C2 comporte une entrée E20 formée par un orifice 23 ménagé dans le plateau 12. Une première branche supérieure C21 ou branche aller du circuit C2 s'étend entre l'entrée E20 et la plaque 2F, dans la deuxième zone Z2, au travers d'orifices 23 30 ménagés dans les plaques 2G et 2H. Le circuit C2 comporte une sortie S20 formée par un orifice 21 ménagé dans le plateau 12. Une deuxième branche inférieure C22 ou branche retour du circuit C2 s'étend entre la sortie S20 et la plaque 2F, dans la deuxième zone Z2, au travers d'orifices 21 ménagés dans les plaques 2G et 2H.

3035710 11 Les branches C21 et C22 sont reliées entre elles par une branche intermédiaire C23 qui est délimitée entre les plaques 2F et 2G. Le circuit C'2 comporte une entrée E'20 formée par un orifice 21 ménagé dans le plateau 11. Une première branche inférieure C'21 ou branche aller du circuit C'2 s'étend 5 entre l'entrée E'20 et la plaque 2C, dans la première zone Z1, au travers d'orifices 21 ménagés dans les plaques 2A et 2B. Le circuit C'2 comporte une sortie S'20 formée par un orifice 23 ménagé dans le plateau 11. Une deuxième branche supérieure C'22 ou branche retour du circuit C'2 s'étend entre la sortie S'20 et la plaque 2C, dans la première zone Z1, au travers 10 d'orifices 23 ménagés dans les plaques 2A et 2B. Les branches C'21 et C'22 sont reliées entre elles par une branche intermédiaire C'23 qui est délimitée entre les plaques 2B et 2C. A la figure 10, le fluide frigorigène dans les circuits C2 et C'2 circule dans un premier sens, et le raccordement entre les circuits C2 et C'2 est réalisé au moyen d'un 15 conduit de raccordement C3 qui relie la sortie S20 du circuit C2 avec l'entrée E'20 du circuit C'2. Ainsi, la sortie S'20 de l'échangeur 2100 tel que représenté à la figure 9 devient la sortie S2 du circuit commun de fluide caloporteur formé par la réunion des circuits C2 et C'2. L'entrée E20 devient l'entrée E2 du circuit commun C2 et C'2. Dans les zones Z1 et Z2, le premier circuit Cl compte une seule passe, depuis le 20 bord M et vers le bord N. En d'autres termes, entre les bords M et N et pour les deux zones Z1 et Z2, le fluide circule dans le premier circuit Cl dans un seul sens, à savoir de haut en bas. Dans le sens de circulation du fluide de la figure 10, le deuxième circuit C2 et C'2 comporte une première passe ou passe aller dans la zone Z2, où le fluide circule à co- 25 courant dans le circuit C2, et une deuxième passe ou passe retour dans la zone Z1, où le fluide circule à contre-courant dans le circuit C'2. A la figure 11, le sens de circulation du fluide dans les circuits C2 et C'2 est inversé. L'entrée E2 est dans la zone Z1 au début du circuit C'2, et la sortie S2 est dans la zone Z2, à la sortie du circuit C2.

30 Dans le sens de circulation du fluide de la figure 11, le deuxième circuit C2 et C'2 comporte une première passe ou passe aller dans la zone Z1, où le fluide circule à cocourant dans le circuit C'2, et une deuxième passe ou passe retour dans la zone Z2, où le fluide circule à contre-courant dans le circuit C2.

3035710 12 Ainsi, quel que soit le sens de circulation du fluide dans le circuit C2 et C'2, l'échangeur 2100 comporte une passe à co-courant et une passe à contre-courant, ce qui permet d'optimiser les échanges thermiques. Deux échangeurs semblables à l'échangeur 2100 et munis de la canalisation C3 5 peuvent être utilisé dans une machine frigorifique réversible, de manière analogue à l'échangeur 1100 tel que mis en oeuvre aux figures 6 et 7. Pour les deux sens de circulation du fluide dans le circuit commun C, chaque échangeur comporte deux passes, à savoir la passe de sortie à contre-courant et la passe d'entrée à co-courant, ce qui favorise les échanges thermiques quel que soit le sens de circulation.

10 Il peut s'agir d'une machine frigorifique eau-eau, dans laquelle les fluides refroidis et réchauffés par les échangeurs 2100 sont de l'eau. Il est également possible d'utiliser une machine frigorifique air-eau comprenant un premier échangeur air-fluide, également appelé « batterie », et un deuxième échangeur à deux passes, tel que l'échangeur 2100.

15 Les figures 12 et 13 représentent un tube 500 incorporé dans des échangeurs 3100 et 4100 représentés aux figures 14 à 21. Le tube 500 est pourvu d'une fente longitudinale 501 de largeur L. La fente 501 assure la distribution du fluide dans les circuits C'2 de la zone Z2 des échangeurs 3100 et 4100 lorsqu'ils fonctionnent en évaporation. La fente 501 s'étend sur la plus grande partie 20 du tube 500, la fente étant interrompue aux extrémités pour que la rigidité du tube soit assurée. En service, la fente 501 est orientée à la verticale vers le bas du tube. L'échangeur 3100 est globalement similaire à l'échangeur 2100. Il est pourvu d'un conduit de raccordement C3 qui relie entre eux deux circuits C2 et C'2. Le circuit C2 comporte un seul canal dans la zone Z1, tandis que le circuit C'2 comporte trois canaux 25 dans la zone Z2. Le tube 501 distribue le fluide dans les canaux du circuit C'2 de la deuxième zone Z2 lorsque l'échangeur fonctionne en évaporation. Le trajet du fluide frigorigène dans les circuits C2 et C'2, en référence à la figure 14, est le suivant pour le fonctionnement en évaporation: le fluide entre dans le canal du circuit C2 par une entrée E2 située au niveau de l'extrémité inférieure N de l'échangeur 30 3100. Le fluide remonte dans ce canal et rejoint le conduit C3 en passant par une sortie S'2 du circuit C2. Le fluide circule dans le conduit C3 et entre dans le tube 501 par une entrée E'2 située au niveau de l'extrémité supérieure M de l'échangeur 3100. La fente 51 distribue le fluide dans les trois canaux du circuit C'2. Au niveau de l'extrémité inférieure N, à l'opposé du tube 501, les trois canaux sont raccordés à une sortie S2 de l'échangeur 3035710 13 3100. Le détail du trajet du fluide dans les trois canaux du circuit C'2 est indiqué à la figure 22. Le trajet du fluide frigorigène dans les circuits C2 et C'2, en référence à la figure 15, est le suivant pour le fonctionnement en condensation en sens inverse du 5 fonctionnement en évaporation : le fluide entre dans les canaux du circuit C'2 par une entrée S2 située au niveau de l'extrémité inférieure N de l'échangeur 3100. Le fluide remonte dans ces canaux et entre dans le tube 500 par la fente 501 et rejoint le conduit C3 en passant par une sortie E'2 du circuit C'2. Le fluide circule dans le conduit C3 et entre dans le circuit C2 par une entrée S'2. Au niveau de l'extrémité inférieure N, le circuit 10 C2 est raccordé à une sortie E2 de l'échangeur 3100. En ce qui concerne les échanges thermiques, l'échangeur double passes 3100 obtient un rendement optimal lorsqu'il y a deux à quatre fois plus de canaux dans la passe de sortie du circuit C'2 que dans la passe d'entrée, du circuit C2. La figure 16 montre l'échangeur 3100 avec les entrée E2 et sortie S2 du circuit C2 15 en haut pour le fonctionnement en évaporation. La figure 17montre l'échangeur 3100 avec les entrée S2 et sortie E2 du circuit C2 en haut pour le fonctionnement en condensation. On retrouve deux à quatre fois plus de canaux dans la passe de sortie du circuit C'2 que dans la passe d'entrée du circuit C2. Les figures 18 et 19 montrent l'échangeur 4100 respectivement pour les 20 fonctionnements en évaporation et en condensation avec les entrée et sortie des circuits C2 et C'2 en bas. Les figures 20 et 21 montrent l'échangeur 4100 respectivement pour les fonctionnements en évaporation et en condensation avec les entrée et sortie des circuits C2 et C'2 en haut. L'échangeur diffère de l'échangeur 3100 en ce qu'il n'intègre pas de canalisation C3. Le fonctionnement de l'échangeur 4100 est similaire à celui de 25 l'échangeur 3100. La figure 22 montre le trajet du fluide dans un canal de la zone Z2 de l'échangeur de la figure 14 ou de celui de la figure 18, fonctionnant en évaporation, avec la fente 501 du tube 500 orientée à la verticale vers le bas. La figure 23 montre le trajet du fluide dans un canal de la zone Z2 de l'échangeur 30 de la figure 16 ou de celui de la figure 20, fonctionnant en évaporation, avec la fente 501 du tube 500 orientée à la verticale vers le bas. Dans le cadre de l'invention, les modes de réalisation peuvent être combinés entre eux, au moins de manière partielle. 35

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1.- Echangeur thermique à plaques (1100 ; 2100 ; 3100 ; 4100), comprenant des plaques (2A-2L) superposées, qui sont intercalées entre deux plateaux (11, 12) et qui définissent des canaux de circulation de fluide caloporteur, caractérisé en ce que les canaux délimitent - un premier circuit (C1) de circulation d'un premier fluide caloporteur, comportant une unique passe, et - un deuxième circuit (C2, C'2, C3) de circulation d'un deuxième fluide caloporteur, comportant deux passes opposées l'une à l'autre, de sorte que pour chaque sens de circulation du deuxième fluide caloporteur dans le deuxième circuit, l'une des deux passes du deuxième circuit est à co-courant avec la passe du premier circuit (C1), tandis que l'autre des deux passes du deuxième circuit est à contre-courant par rapport à la passe du premier circuit (C1).
2. 2.- Echangeur thermique à plaques (1100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier circuit (C1) comporte plusieurs branches intermédiaires (C13-C18) délimitées chacune entre deux plaques (2A-2L) adjacentes et reliant entre elles en parallèle une branche aller (C11) et une branche retour (C12) du premier circuit (C1).
3. 3.- Echangeur thermique à plaques (1100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième circuit (C2) comporte deux zones (Z1, Z2) adjacentes, dans lesquelles des branches intermédiaires (C23-C26) du deuxième circuit (C2) appartiennent, pour l'une de ces zones, à l'une des deux passes du deuxième circuit et, pour l'autre zone, à l'autre des deux passes du deuxième circuit.
4. 4.- Echangeur thermique à plaques (2100 ; 3100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième circuit comporte une première partie (C2) et une deuxième partie (C'2), qui sont séparées par une plaque intermédiaire (13) de l'échangeur et qui sont raccordées entre elles par une conduite (C3) à l'extérieur de l'échangeur.
5. 5.- Echangeur thermique à plaques (3100 ; 4100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur comprend un tube (500) qui est muni 3035710 15 d'une fente (501) distribuant le deuxième fluide caloporteur dans plusieurs canaux du deuxième circuit (C'2).
6. 6.- Machine frigorifique réversible, comprenant un circuit commun (C) de fluide 5 frigorigène sur lequel sont disposés un compresseur (400), un détendeur (200) et deux échangeurs (1100 ; 2100 ; 3100 ; 4100) qui sont chacun conformes à l'une des revendications précédentes.
7. 7.- Machine frigorifique selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle 10 comporte une vanne (V1) à quatre voies apte à changer le sens de circulation du fluide frigorigène dans le circuit commun (C).
8. 8.- Machine frigorifique selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le circuit commun (C) est formé par le deuxième circuit (C2, C'2, C3) des échangeurs 15 (1100 ; 2100 ; 3100 ; 4100).
9. 9.- Machine frigorifique selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le deuxième circuit (C2, C'2, C3) comporte une entrée (E2) et une sortie (S2) agencées en haut des échangeurs. 20
10. 10.- Machine frigorifique selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le deuxième circuit (C2, C'2, C3) comporte une entrée (E2) et une sortie (S2) agencées en bas des échangeurs.