FR3102551A1 - Echangeur de chaleur et procédé de fabrication d’un tel échangeur - Google Patents

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Abstract

Echangeur de chaleur comprenant un capteur d’un paramètre physique et/ou chimique intégré par surmoulage dans une matière formant au moins en partie ledit échangeur de chaleur. Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

Echangeur de chaleur et procédé de fabrication d’un tel échangeur
La présente invention concerne un échangeur de chaleur, tel qu’un échangeur de chaleur destiné à un véhicule automobile. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un tel échangeur.
Il est connu d’utiliser des capteurs afin de contrôler certains paramètres, comme par exemple la pression, au sein d’un échangeur. La présence de capteurs nécessite la présence de connectiques tel que des gaines de câbles afin d’alimenter le capteur en électricité et de le connecter avec l’extérieur de l’échangeur afin de récupérer les informations relevées par ledit capteur. La présence du capteur et de la connectique associée entraine non seulement un encombrement mais également une difficulté d’intégration dans la mesure où le système doit rester étanche et/ou isolé. De plus, il peut être difficile de maintenir le capteur et la connectique en position dans l’échangeur.
La présente invention vise à améliorer l’intégration de capteurs, voire de la connectique associée, au sein d’un échangeur de chaleur.
A cet effet, l’invention a pour objet un échangeur de chaleur comprenant un capteur d’un paramètre physique et/ou chimique intégré par surmoulage dans une matière formant au moins en partie ledit échangeur de chaleur.
L’intégration du capteur par surmoulage permet non seulement de réduire l’encombrement au sein de l’échangeur mais également d’assurer une étanchéité et/ou une isolation au niveau du capteur et de protéger ledit capteur. De plus, le capteur est efficacement maintenu dans sa position.
L’invention peut également comprendre l’une quelconque des caractéristiques suivantes, prises individuellement ou selon toute combinaison techniquement possible :
- l’échangeur comprend une boite collectrice, ledit capteur étant intégré par surmoulage dans une matière formant ladite boite collectrice,
- la boite collectrice est configurée de sorte que le capteur puisse effectuer une mesure dudit paramètre pour un premier fluide circulant dans ladite boite,
- la boite collectrice comprend un couvercle, ledit capteur étant intégré par surmoulage dans une matière formant ledit couvercle,
- le capteur est encapsulé dans la matière formant le couvercle de la boite collectrice,
- au moins une partie du capteur débouche à l’extérieur de la boite collectrice,
- au moins une partie du capteur débouche à l’intérieur de la boite collectrice,
- l’échangeur comprend une armature accueillant une pluralité d’éléments de chauffage électrique,
- le capteur est intégré par surmoulage dans une matière formant ladite armature,
- l’échangeur comprend une connectique associée au capteur,
- la connectique est intégrée par surmoulage dans la matière intégrant le capteur,
- la connectique est encapsulée dans la matière formant le couvercle de la boite collectrice,
- au moins une partie de la connectique débouche à l’extérieur de la boite collectrice,
- au moins une partie de la connectique débouche à l’intérieur de la boite collectrice,
- le paramètre mesuré par le capteur est la pression,
- le paramètre mesuré par le capteur est la température,
- la matière dans laquelle est surmoulé le capteur comprend du plastique.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un échangeur tel que décrit plus haut, comprenant les étapes suivantes :
- disposition d’un capteur d’un paramètre physique et/ou chimique au sein d’un moule destiné à former au moins en partie l’échangeur de chaleur,
- injection de matière dans ledit moule de sorte à surmouler le capteur et à former ladite partie de l’échangeur de chaleur.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1, illustre un échangeur de chaleur selon l’invention,
- la figure 2, illustre une boite collectrice de l’échangeur de chaleur de la figure 1,
- les figures 3a à 3c illustrent de façon schématique différentes configuration d’un capteur de paramètre physique au sein d’un couvercle de boite collectrice d’un échangeur de chaleur selon l’invention,
- la figure 4, illustre un échangeur de chaleur selon un autre mode de réalisation de l’invention,
- les figures 5a à 5d illustrent de façon schématique un procédé de fabrication d’un composant d’un échangeur de chaleur selon l’invention.
Comme illustré à la figure 1, l’invention concerne un échangeur de chaleur 1 intégrant un capteur 10 d’un paramètre physique et/ou chimique. Le capteur 10 est ici représenté en pointillés afin de faciliter la lecture. L’échangeur de chaleur 1 comprend, par exemple, une première boite collectrice 20, une deuxième boîte collectrice 20’, et un faisceau de tubes ou de plaques 30 empilés les uns sur les autres. Les tubes ou plaques 30 sont agencés entre les boites collectrices 20, 20’ pour permettre la circulation d’un premier fluide de l’une à l’autre à travers les tubes et/ou entre les plaques. Le faisceau comprend en outre ici des intercalaires destinés à être traversés par un second fluide. Les intercalaires sont en contact avec les tubes et/ou les plaques. L’échangeur permet de a sorte un échange thermique entre le premier et le second fluide.
Dans l’échangeur 1 selon l’invention, le capteur 10 est intégré par surmoulage dans une matière formant au moins en partie ledit échangeur de chaleur 1. Le surmoulage consiste à injecter de la matière dans un moule dans lequel est disposé un premier élément, ici le capteur 10, afin de former un second élément, ici au moins une partie de l’échangeur 1. En d’autres termes, le capteur 10 est pris dans la masse de ladite matière. Le procédé d’injection sera décrit plus en détails par la suite.
Avantageusement, la matière dans laquelle est surmoulé le capteur comprend du plastique. Par plastique, on entend tout mélange contenant un polymère susceptible d’être moulé, façonné, en général à chaud et sous pression, afin de conduire à un semi-produit ou à un objet.
Le capteur 10 peut être localisé à différents emplacements au sein de l’échangeur 1 en fonction de la nature du capteur 10 et du paramètre mesuré.
Avantageusement, le capteur 10 est intégré dans une matière formant la boite collectrice 20. Avantageusement encore, la boite collectrice 20 est configurée de sorte que le capteur 10 puisse effectuer une mesure dudit paramètre pour un premier fluide circulant dans ladite boite 20.
La boite collectrice 20 comprend notamment un couvercle 22. Ledit couvercle 22 de boite collectrice 20 comprend une face interne débouchant à l’intérieur de la boite collectrice 20 et une face externe débouchant à l’extérieur de la boite collectrice 20. Avantageusement encore, le capteur est intégré par surmoulage dans une matière formant le couvercle 22.
L’intégration du capteur 10 dans la matière formant le couvercle 22 permet de mesurer des paramètres physiques à l’intérieur de la boite collectrice 20 sans nécessiter un perçage dudit couvercle 22 afin d’y introduire un tel capteur.
Le capteur 10 peut être de différentes natures. Ledit capteur 10 peut notamment être un capteur de contact, de proximité, d’humidité, de température ou un capteur électromagnétique.
Selon un mode de réalisation, le paramètre physique mesuré par le capteur 10 est la pression.
Selon un autre mode de réalisation, le paramètre physique mesuré par le capteur 10 est la température.
Le capteur 10 est associé à une connectique 12. Par connectique on entend l’ensemble de matériel servant à établir des liaisons électriques pour l’alimentation du capteur. On entend encore, alternativement et/ou cumulativement, l’ensemble de matériel servant à établir les liaisons informatiques et/ou entre le capteur et un système distant permettant de gérer les informations collectées par le capteur comme par exemple un ordinateur de bord d’un véhicule. La connectique peut notamment correspondre à une piste électrique, des câbles ou des gaines.
Avantageusement, la connectique 12 associée au capteur 10 est intégrée par surmoulage dans la matière intégrant le capteur 10. L’intégration par surmoulage à la fois du capteur 10 et de la connectique 12 associée permet de réduire encore d’avantage l’encombrement associé.
La manipulation d’une importante quantité de câbles et autre connectiques constitue une difficulté de manipulation lors de l’intégration de différents éléments au sein d’un véhicule. Ainsi, la réduction de la quantité de câbles et autre connectique à l’extérieur de l’échangeur 1 permet de faciliter l’intégration de l’échangeur 1 dans un véhicule.
Avantageusement, la connectique 12 associée au capteur 10 est intégrée par surmoulage dans la matière formant la boite collectrice 20. Avantageusement encore, la connectique 12 associée au capteur 10 est intégrée par surmoulage dans la matière formant la boite collectrice 20.
Selon un mode de réalisation, l’échangeur 1 de chaleur selon l’invention peut comprendre une pluralité de capteurs 10 de nature différente afin de contrôler une pluralité de paramètres physiques. L’échangeur 1 peut avantageusement comprendre un capteur 10 de pression et un capteur 10’ de température, chacun des capteurs 10, 10’ étant intégrés par surmoulage dans une matière formant au moins en partie ledit échangeur de chaleur 1. La figure 2 illustre un mode de réalisation dans lequel un premier capteur 10 de pression et un second capteur 10’ de température ainsi que les connectiques 12 associées sont intégrés par surmoulage dans la matière formant le couvercle 22 de boite collectrice 20 de l’échangeur 1.
Comme représenté à la figure 3, le capteur 10 et la connectique 12 associée peuvent être localisés à différents emplacement au sein d’une même épaisseur de matière.
Selon un mode de réalisation illustré à la figure 3a, le capteur 10 peut être encapsulé dans la matière formant au moins en partie l’échangeur de chaleur 1, par exemple dans la matière formant le couvercle 22 de la boite collectrice 20. La totalité de la surface du capteur 10 est alors recouverte de matière. Ce mode de réalisation permet une meilleure protection du capteur qui n’est alors en contact avec aucun fluide traversant l’échangeur de chaleur 1. Ceci s’applique de la même manière à la connectique 12 associée audit capteur 10. La connectique 12 peut ainsi être encapsulée dans la matière formant au moins en partie l’échangeur de chaleur 1.
Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 3b, au moins une partie du capteur 10 affleure à la surface de la matière, d’un premier côté, par exemple pour déboucher à l’intérieur de la boite collectrice 20. Ledit capteur 10 peut alors être en contact avec le premier fluide circulant dans la boite collectrice. Ceci est particulièrement avantageux lorsque le capteur est un capteur de contact.
Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 3c, au moins une partie du capteur 10 affleure à la surface de la matière, de l’autre côté, par exemple pour déboucher à l’extérieur de la boite collectrice 20.
Ceci s’applique de la même manière à la connectique 12 associée audit capteur. Au moins une partie de la connectique 12 peut ainsi déboucher à l’intérieur et/ou à l’extérieur, en particulier de la boite collectrice 20. Avantageusement, la connectique 12 présente une extrémité libre débouchant à l’extérieur de la boite collectrice 20 de sorte à connecter le capteur avec un élément de connexion externe.
Selon un mode de réalisation illustré à la figure 4, l’échangeur de chaleur 1 comprend une armature 40 accueillant une pluralité d’éléments de chauffage électrique. Avantageusement, le capteur 10 est intégré par surmoulage dans une matière formant ladite armature 40.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur 1 tel que décrit plus haut. Ce procédé est illustré de façon schématique à la figure 5. Ledit procédé comprend une étape de disposition d’un capteur 10 d’un paramètre physique et/ou chimique au sein d’un moule 100 destiné à former au moins en partie l’échangeur de chaleur 1. Le moule 100 comprend une cavité de moulage consistant en une contre forme de la partie de l’échangeur 1 que l’on souhaite former. Ledit moule 100 est en général en métal, en deux ou plusieurs parties définissant conjointement la cavité de moulage.
Le procédé comprend également une étape d’injection de matière dans ledit moule 100 de sorte à surmouler le capteur 10 et à former ladite partie de l’échangeur de chaleur 1.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 5, le capteur 10 et la connectique 12 associée sont disposés dans le moule 100 destiné à former le couvercle 22 de la boite collectrice 20. La mise en place du capteur 10 et de la connectique 12 est représentée aux figures 5a et 5b. Comme représenté à la figure 5c, de la matière plastique est alors injectée dans le moule 100 comprenant le capteur 10 et la connectique 12 de sorte à former le couvercle 22. On comprend que le capteur 10 et la connectique 12 sont simultanément surmoulés. Ledit couvercle 22 est ensuite démoulé, comme illustré à la figure 5d, et utilisé pour fabriquer l’échangeur 1.

Claims (10)

  1. Echangeur de chaleur (1) comprenant un capteur (10) d’un paramètre physique et/ou chimique intégré par surmoulage dans une matière formant au moins en partie ledit échangeur de chaleur (1).
  2. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, comprenant une boite collectrice (20), ledit capteur (10) étant intégré par surmoulage dans une matière formant ladite boite collectrice (20).
  3. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel ladite boite collectrice (20) comprend un couvercle (22), ledit capteur (10) étant intégré par surmoulage dans une matière formant ledit couvercle (22).
  4. Echangeur de chaleur (1) selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel le capteur (10) est encapsulé dans la matière formant le couvercle (22) de la boite collectrice (20).
  5. Echangeur de chaleur (1) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel au moins une partie du capteur (10) débouche à l’intérieur de la boite collectrice (20).
  6. Echangeur de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une armature (40) accueillant une pluralité d’éléments de chauffage électrique, ledit capteur (10) étant intégré par surmoulage dans une matière formant ladite armature (40).
  7. Echangeur de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une connectique (12) associée au capteur (10) et intégrée par surmoulage dans la matière intégrant le capteur (10).
  8. Echangeur de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le paramètre mesuré par le capteur (10) est la pression et/ou la température.
  9. Echangeur de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la matière dans laquelle est surmoulé le capteur (10) comprend du plastique.
  10. Procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes comprenant les étapes suivantes :
    - disposition d’un capteur (10) d’un paramètre physique et/ou chimique au sein d’un moule (100) destiné à former au moins en partie l’échangeur de chaleur (1),
    - injection de matière dans ledit moule (100) de sorte à surmouler ledit capteur et à former ladite partie de l’échangeur de chaleur (1).
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