EP0984237B1 - Echangeur de chaleur multi-circuits, en particulier pour véhicule automobile - Google Patents

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EP0984237B1
EP0984237B1 EP19990117180 EP99117180A EP0984237B1 EP 0984237 B1 EP0984237 B1 EP 0984237B1 EP 19990117180 EP19990117180 EP 19990117180 EP 99117180 A EP99117180 A EP 99117180A EP 0984237 B1 EP0984237 B1 EP 0984237B1
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EP
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channels
circuit
heat exchanger
fluid
outlet
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Definitions

  • the invention relates to a multi-circuit type heat exchanger, intended in particular for motor vehicles.
  • a heat exchanger comprises a bundle composed of a multiplicity of tubes in contact thermal with fins.
  • the tubes are clean to be crossed by a first fluid (usually water or a refrigerant) which exchanges heat with a second fluid (usually air) that scans the beam.
  • a first fluid usually water or a refrigerant
  • a second fluid usually air
  • the heat exchanger can be an engine cooling radiator or a heating radiator, both of which flow through the engine cooling.
  • It can also be an evaporator or a condenser being part of an air conditioning circuit and traversed both by a coolant.
  • multi-circuit type heat exchangers in which the bundle tubes are grouped in at least two subsets that can be browsed by identical or different fluids.
  • the tubes of the different sub-assemblies can be crossed by common fins, or by fins attached to them own.
  • the beam subsets are made up of groups of parallel and juxtaposed tubes, which have in particular for disadvantage of not allowing good uniformity of temperatures, and to be relatively bulky.
  • the object of the invention is in particular to overcome the drawback supra.
  • a heat exchanger in particular motor vehicle, which includes first channels in U defining a first fluid circuit, second U-shaped channels surrounding the first U-shaped channels and defining a second fluid circuit, connected supply means to the first channels and to the second channels to supply selectively the first circuit and / or the second circuit by respective fluids, which may be the same or different.
  • the heat exchanger of the invention comprises basically two sets of U-shaped channels which are nested tightly together, allowing obtain a reduced footprint compatible with use in modern motor vehicles for which the space allocated to equipment is increasingly reduced.
  • the first circuit which can be called “interior circuit” or “central circuit”
  • the second circuit which can be called “external circuit”.
  • these two circuits can be supplied by respective fluids, identical or different, which offers great flexibility of use.
  • the second circuit when only the first circuit (circuit interior) is traversed by a fluid, the second circuit (external circuit), which is not powered, plays a role shock absorber and reduces, by mass effect, possible noises of flow of the fluid flowing first circuit.
  • this heat exchanger offers the advantage of being compatible with conventional manufacturing processes heat exchangers.
  • the first channels and the second channels are delimited by a stack of plates arranged in pairs, the two plates of the same pair being turned towards each other to jointly delimit a first channel and a second channel, and the pairs of plates communicating with each other by appropriate openings.
  • such a heat exchanger can be produced according to the known technology of plate heat exchangers, which find generally an application in the manufacture of evaporators air conditioning.
  • the first and second channels are delimited respectively by a first series of U-shaped tubes and a second series of U-shaped tubes, these U-shaped tubes advantageously passing through parallel fins.
  • the supply means include only one inlet tubing connected together with the first channels and the second channels, and a single outlet tube connected jointly to the first channels and the second channels.
  • the supply means comprise a first inlet manifold and first outlet manifold connected to the first channels, as well as a second tubing inlet and a second outlet tubing connected to the second channels.
  • the heat exchanger further includes an inlet pipe connected to the first inlet manifold and to the second inlet manifold, and an outlet pipe connected to the first pipe outlet and to the second outlet pipe to supply the first circuit and the second circuit by the same fluid, as well as an input bypass connected to the first inlet manifold and an outlet bypass connected to the first outlet pipe to allow supply to the first circuit by a fluid, selection means being provided to allow either the supply of the pipeline inlet and outlet piping, i.e. power input bypass and output bypass.
  • the selection means mentioned above include a set of two valves mounted respectively on the inlet pipe and the pipe of outlet and another set of two valves mounted respectively on the input bypass and the output bypass.
  • the selection means aforementioned include two check valves, one of which is mounted on the first inlet pipe between the pipe input and input bypass, and the other is mounted on the first outlet pipe between the pipe of output and output bypass.
  • the first circuit and the second circuit are suitable to be traversed by the same fluid, or one or the other of the first circuit and the second circuit is suitable to be traveled to it alone by another fluid.
  • the first circuit and the second circuit are suitable to be traversed by a cold fluid, while the first circuit is capable of being traversed by itself by a hot fluid.
  • the first circuit and the second circuit are suitable to be traversed by a refrigerant allowing cooling the surrounding air (operating as an evaporator), while the first circuit is suitable for being covered at it alone by a coolant evacuating heat (in functioning as a condenser).
  • the exchanger heat includes supply channels making communicate between them the first channels on the one hand and the second channels on the other hand, and at least one of these channels supply is fitted with a partition capable of modifying the distribution of the fluid in the first channels and / or the second channels.
  • Interchange 10 comprises a stack of plates 12 arranged in pairs and each made by stamping a metal sheet, or again by molding, to form a first shaped channel 14 of U and a second channel 16 in the shape of U (figure 1).
  • the first channel 14 comprises two parallel branches 18 joined together between them by a bend 20 of semi-circular shape.
  • the channel 16 comprises two branches 22, parallel between them and a bend 24 of semi-circular shape.
  • Channel 16 completely surrounds the channel 14, the branches 22 being substantially parallel to the branches 18 and the semi-circular part 24 being concentric with the semi-circular part 20.
  • the ends of the branches 18 open into respective bosses 26 provided with corresponding openings 28.
  • the branches 22 lead to bosses respective 30, each provided with an opening 32.
  • Each of the plates 12 is delimited by a plane peripheral edge 34 having a substantially rectangular outline.
  • the plates 12 define two support planes 40 facing each other ( Figure 2), which allows limit a flat space in which is housed, each time, a tab 42, of wavy shape, constituting a fin.
  • an end plate 44 is provided each time of general planar shape, only one of which is visible on the Figure 1, the other being placed at the opposite end.
  • the heat exchanger consists of a multiplicity shaped plates 12 arranged in pairs, spacers 42 each arranged between two facing plates belonging to different pairs, and two plates end.
  • the different elements of the heat exchanger heat are advantageously made from a sheet metallic, preferably aluminum or base alloy aluminum, and these different elements are brazed together to form an assembled heat exchanger.
  • Channels 14 also called “interior channels” or “channels exchanges "communicate with each other and constitute a first fluid circuit, which can be called internal circuit.
  • the plate end 44 is provided with a boss 46, called “boss input ", and a boss 48 called” output boss “. bosses are advantageously made by stamping the plate 44.
  • the bosses 46 and 48 communicate respectively with an inlet manifold 50 and an outlet manifold 52.
  • the bosses 46 and 48 are adapted to come each facing a couple of bosses 26 and 30 of the plate 12 which is immediately adjacent to the plate end 44.
  • an F1 fluid for example a refrigerant
  • Fluid F1 enters through the inlet pipe 50 and feeds jointly a first circuit C1 formed by the first channels 14 and a second circuit C2 formed by the second channels 16, and leaves then the heat exchanger through the outlet pipe 52.
  • the heat exchanger 10 of FIG. 1 advantageously constitutes an evaporator suitable for being part of a circuit air conditioning, so that an air flow which sweeps the exchanger heat 10 passes between the plates 12 coming in contact of corrugated inserts 42, to produce a flux refrigerated air.
  • Figure 3 shows a practical embodiment of a plate 12 can be used in the heat exchanger of the figure 1.
  • a clear distinction is made between channels 14 and 16, the bosses 16 and 30, openings 28 and 32 and the edge device 34.
  • FIG. 4 represents a heat exchanger according to a second embodiment of the invention.
  • the main difference from the heat exchanger of figure 1 resides in the mode supply channels.
  • the means of supply of the previous embodiment, and in particular the bosses 46 and 48 are replaced by supply means different.
  • the exchanger of FIG. 4 comprises a first inlet manifold 54 and a first inlet manifold output 56 connected respectively to the first channels 14, as well as a second inlet pipe 58 and a second outlet pipe 60 connected to the second channels 16.
  • the heat exchanger according to this second embodiment is particularly advantageous in a thermodynamic loop can operate both in air conditioning mode or in additional heating mode.
  • cooling mode the evaporator is used as a cooling medium.
  • mode additional heating this same evaporator is used as heating means. It then allows to heat quickly the vehicle interior when the engine is cold.
  • inlet pipe 62 which is connected to the inlet pipes 54 and 58 and a pipe of outlet 64 connected to outlet pipes 56 and 60.
  • a fluid F1 can supply in parallel the two circuits C1 and C2 as in the case of FIG. 1.
  • the heat exchanger can include plus an input bypass 66 connected to the first tubing 54 and an output bypass 68 connected to the first outlet pipe 56, which makes it possible to supply only the first C1 circuit (central circuit) by a fluid F2 as shown by the arrows.
  • This fluid F2 is advantageously different from the fluid F1.
  • the heat exchanger heat further comprises selection means for allow either the supply of pipes 62 and 64, or the supply of leads 66 and 68.
  • these selection means include a set of two valves 70 and 72 ( Figures 5 and 6) mounted respectively on the pipeline inlet 62 and outlet pipe 64 and a another set of two valves 74 and 76 mounted respectively on the input bypass 66 and the output bypass 68.
  • the air conditioning mode corresponds to the operating mode shown in Figure 5.
  • valves 70 and 72 are open, while valves 74 and 76 are closed. It results that circuits C1 and C2 are supplied jointly and traversed by the same fluid F1.
  • the fluid F1 is advantageously refrigerant and the heat exchanger is working then as an evaporator to produce cold.
  • the additional heating mode corresponds to operating mode shown in Figure 6.
  • valves 70 and 72 are closed, while valves 74 and 76 are open. It As a result, only the circuit C1 is supplied by the fluid F2.
  • Fluid F2 is also a refrigerant, but when the circuit C1 is only supplied by the fluid F2, the evaporator then functions as a condenser, to produce heat.
  • valves 70, 72, 74 and 76 are deleted and replaced here by two non-return valves 78 and 80, one of which is mounted on the first inlet pipe 54 between the inlet pipe 62 and input bypass 66 and the other is mounted on the first outlet pipe 56 between the pipe of output 64 and output bypass 68.
  • Circuits C1 and C2 can be supplied jointly by the fluid F1, the valves 78 and 80 not opposing the circulation of the fluid.
  • check valves 78 and 80 allow only the circulation of the fluid F2 in the exchanger.
  • each of the first channels 14 is bounded by a U-shaped tube 82 and each channels 16 is delimited by a U-shaped tube 84, each tube 82 being “wrapped” by a tube 84.
  • the tubes 82 and 84 pass through a multiplicity 86 flat fins to increase heat exchange between the fluids traveling respectively through the circuits C1 and C2 and an air flow A which scans the beam.
  • Tubes 82 communicate with an inlet manifold 88 and an outlet manifold 90 and, likewise, the tubes 84 communicate with a manifold inlet 92 and an outlet manifold 94.
  • the F1 and F2 circuits can each be powered by identical or different fluids.
  • Feeding means selective or not, of the type described with reference to Figures 1 to 8, can therefore be provided.
  • Figure 10 shows an example of a circuit of a heat exchanger heat functioning as an evaporator (air conditioning mode), circuits C1 and C2 being both supplied by a cold fluid F1.
  • Supply channels 36 and 38 include respective internal partitions 96 and 98 ( Figure 1) placed in selected places, so that these channels have sections of different lengths, for example a section 100 of length L1 and a section 102 of length L2 such that L1 is less than L2 ( Figure 10). this allows to ensure a selected distribution of the fluid F1 between the first channels 14 and the second channels 16.
  • FIG. 11 shows an example of a circuit of a heat exchanger heat functioning as a condenser (heating mode additional), only one of the circuits C1 and C2 being supplied by a hot fluid F2.
  • the circuits are the same as in the case of FIG. 10, but the second channels 16 are not not supplied and constitute "dead channels" represented schematically by broken lines.
  • the first circuit C1 and the second circuit C2 are suitable for being traversed by a fluid cold F1
  • the first circuit C1 is suitable for being traversed alone by a hot fluid F2. So we can predict that the first circuit C1 and the second circuit C2 are clean to be traversed by a refrigerant allowing cool the surrounding air, and that the first circuit C1 is suitable to be traversed by itself by a coolant dissipating heat.

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Description

L'invention concerne un échangeur de chaleur du type multi-circuits, destiné en particulier aux véhicules automobiles.
De manière classique, un échangeur de chaleur comprend un faisceau composé d'une multiplicité de tubes en contact thermique avec des ailettes. Les tubes sont propres à être parcourus par un premier fluide (habituellement de l'eau ou un fluide réfrigérant) qui échange de la chaleur avec un second fluide (généralement de l'air) qui balaie le faisceau. Dans le domaine automobile, l'échangeur de chaleur peut être un radiateur de refroidissement du moteur ou encore un radiateur de chauffage, tous deux parcourus par le liquide de refroidissement du moteur.
Il peut s'agir aussi d'un évaporateur ou d'un condenseur faisant partie d'un circuit de climatisation et parcourus tous deux par un fluide réfrigérant.
Il existe des échangeurs de chaleur du type mono-circuit, dans lesquels tous les tubes du faisceau sont parcourus par un même fluide.
Il existe aussi des échangeurs de chaleur du type multi-circuits, dans lesquels les tubes du faisceau sont regroupés en au moins deux sous-ensembles qui peuvent être parcourus par des fluides identiques ou différents. Dans ce cas, les tubes des différents sous-ensembles peuvent être traversés par des ailettes communes, ou par des ailettes qui leur sont propres.
Dans les échangeurs de chaleur connus du type multi-circuits, les sous-ensembles du faisceau sont constitués de groupes de tubes parallèles et juxtaposés, qui ont notamment pour inconvénient de ne pas permettre une bonne uniformisation des températures, et d'être relativement encombrants.
L'invention a notamment pour but de surmonter l'inconvénient précité.
Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur, notamment de véhicule automobile, lequel comprend des premiers canaux en U définissant un premier circuit de fluide, des seconds canaux en U entourant les premiers canaux en U et définissant un second circuit de fluide, des moyens d'alimentation reliés aux premiers canaux et aux seconds canaux pour alimenter sélectivement le premier circuit et/ou le second circuit par des fluides respectifs, qui peuvent être identiques ou différents.
Ainsi, l'échangeur de chaleur de l'invention comprend essentiellement deux ensembles de canaux en U qui sont imbriqués étroitement l'un dans l'autre, ce qui permet d'obtenir un encombrement réduit compatible avec une utilisation dans les véhicules automobiles modernes pour lesquels la place dévolue aux équipements est de plus en plus réduite.
Le premier circuit, que l'on peut appeler "circuit intérieur" ou "circuit central", est enveloppé de part et d'autre par le second circuit, que l'on peut appeler "circuit extérieur".
Comme indiqué ci-avant, ces deux circuits peuvent être alimentés par des fluides respectifs, identiques ou différents, ce qui offre une grande souplesse d'utilisation.
En particulier, lorsque seul le premier circuit (circuit intérieur) est parcouru par un fluide, le second circuit (circuit extérieur), qui n'est pas alimenté, joue un rôle d'amortisseur et permet de réduire, par effet de masse, les bruits d'écoulement éventuels du fluide parcourant le premier circuit.
En outre, cet échangeur de chaleur offre l'avantage d'être compatible avec les procédés classiques de fabrication d'échangeurs de chaleur.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les premiers canaux et les seconds canaux sont délimités par un empilement de plaques disposées par paires, les deux plaques d'une même paire étant tournées l'une vers l'autre pour délimiter conjointement un premier canal et un second canal, et les paires de plaques communiquant entre elles par des ouvertures appropriées.
Ainsi, un tel échangeur de chaleur peut être réalisé selon la technologie connue des échangeurs à plaques, qui trouvent généralement une application à la fabrication des évaporateurs de climatisation.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les premiers et les seconds canaux sont délimités respectivement par une première série de tubes en U et une seconde série de tubes en U, ces tubes en U traversant avantageusement des ailettes parallèles.
Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les moyens d'alimentation comprennent une seule tubulure d'entrée reliée conjointement aux premiers canaux et aux seconds canaux, et une seule tubulure de sortie reliée conjointement aux premiers canaux et aux seconds canaux.
En variante, et selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les moyens d'alimentation comprennent une première tubulure d'entrée et une première tubulure de sortie reliées aux premiers canaux, ainsi qu'une seconde tubulure d'entrée et une seconde tubulure de sortie reliées aux seconds canaux. Pour faciliter l'alimentation des dites tubulures, il est avantageux que l'échangeur de chaleur comprenne en outre une canalisation d'entrée reliée à la première tubulure d'entrée et à la seconde tubulure d'entrée, et une canalisation de sortie reliée à la première tubulure de sortie et à la seconde tubulure de sortie pour alimenter le premier circuit et le second circuit par un même fluide, ainsi qu'une dérivation d'entrée reliée à la première tubulure d'entrée et une dérivation de sortie reliée à la première tubulure de sortie pour permettre d'alimenter le premier circuit par un fluide, des moyens de sélection étant prévus pour permettre soit l'alimentation de la canalisation d'entrée et de la canalisation de sortie, soit l'alimentation de la dérivation d'entrée et de la dérivation de sortie.
Il est ainsi possible d'alimenter sélectivement le premier circuit et/ou le second circuit.
Dans unie forme de réalisation, les moyens de sélection précités comprennent un jeu de deux vannes montées respectivement sur la canalisation d'entrée et la canalisation de sortie et un autre jeu de deux vannes montées respectivement sur la dérivation d'entrée et la dérivation de sortie.
Dans une autre forme de réalisation, les moyens de sélection précités comprennent deux clapets anti retour, dont l'un est monté sur la première tubulure d'entrée entre la canalisation d'entrée et la dérivation d'entrée, et l'autre est monté sur la première tubulure de sortie entre la canalisation de sortie et la dérivation de sortie.
Selon encore une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le premier circuit et le second circuit sont propres à être parcourus par un même fluide, ou l'un ou l'autre du premier circuit et du second circuit est propre à être parcouru à lui seul par un autre fluide.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le premier circuit et le second circuit sont propres à être parcourus par un fluide froid, tandis que le premier circuit est propre à être parcouru à lui seul par un fluide chaud.
Ainsi, dans une application préférentielle de l'invention, le premier circuit et le second circuit sont propres à être parcourus par un fluide réfrigérant permettant de refroidir l'air environnant (en fonctionnant comme un évaporateur), tandis que le premier circuit est propre à être parcouru à lui seul par un fluide réfrigérant évacuant de la chaleur (en fonctionnant comme un condenseur).
En pareil cas, on peut, avec un même échangeur de chaleur, soit fonctionner comme évaporateur pour refroidir un flux d'air, soit fonctionner comme un radiateur de chauffage pour réchauffer un flux d'air.
Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, l'échangeur de chaleur comprend des canaux d'alimentation faisant communiquer entre eux les premiers canaux d'une part et les seconds canaux d'autre part, et l'un au moins de ces canaux d'alimentation est muni d'une cloison propre à modifier la distribution du fluide dans les premiers canaux et/ou les seconds canaux.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un échangeur de chaleur selon une première forme de réalisation de l'invention
  • la figure 2 est une vue partielle de côté de l'échangeur de chaleur de la figure 1 ;
  • la figure 3 est une vue en perspective d'une plaque propre à faire partie d'un échangeur de chaleur du type représenté à la figure 1 ;
  • la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'un échangeur de chaleur selon une deuxième forme de réalisation de l'invention ;
  • les figures 5 et 6 illustrent schématiquement les circuits de l'échangeur de chaleur de la figure 4 dans deux modes de fonctionnement différents ;
  • la figure 7 est une vue partielle en perspective, analogue à la figure 4, d'un échangeur de chaleur selon une troisième forme de réalisation de l'invention ;
  • la figure 8 représente schématiquement les circuits de l'échangeur de chaleur de la figure 7 dans un mode de fonctionnement ;
  • la figure 9 est une vue d'extrémité d'un échangeur de chaleur selon une quatrième forme de réalisation de l'invention ;
  • la figure 10 est une représentation schématique en perspective d'un exemple d'un circuit d'un échangeur de chaleur selon l'invention fonctionnant en mode climatisation ; et
  • la figure 11 est une représentation schématique en perspective d'un exemple d'un circuit d'un échangeur de chaleur selon l'invention fonctionnant en mode chauffage additionnel.
On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent un échangeur de chaleur 10 selon une première forme de réalisation de l'invention, qui est réalisé selon la technologie des échangeurs de chaleur à plaques. L'échangeur 10 comprend un empilement de plaques 12 disposées par paires et réalisées chacune par emboutissage d'une tôle métallique, ou encore par moulage, pour former un premier canal 14 en forme de U et un second canal 16 en forme de U (figure 1). Le premier canal 14 comprend deux branches 18 parallèles réunies entre elles par un coude 20 de forme semi-circulaire. De même, le canal 16 comprend deux branches 22, parallèles entre elles et un coude 24 de forme semi-circulaire. Le canal 16 entoure complètement le canal 14, les branches 22 étant sensiblement parallèles aux branches 18 et la partie semi-circulaire 24 étant concentrique à la partie semi-circulaire 20. Les extrémités des branches 18 débouchent dans des bossages respectifs 26 pourvus d'ouvertures correspondantes 28. De même, les branches 22 aboutissent à des bossages respectifs 30, munis chacun d'une ouverture 32. Chacune des plaques 12 est délimitée par un bord périphérique plan 34 présentant un contour sensiblement rectangulaire.
Ainsi, quand deux plaques 12 sont réunies par leurs bords respectifs 34, elles délimitent conjointement deux canaux en U. En outre, comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, les paires de plaques 12, une fois empilées, sont en contact par leurs bossages respectifs, ce qui permet de faire communiquer entre eux les différents canaux. On a représenté schématiquement sur la figure 1, un canal d'alimentation 36 qui fait communiquer entre eux les bossages 26 par les ouvertures 28 et un canal d'alimentation 38 qui fait communiquer entre eux les bossages 30 par leurs ouvertures respectives 32.
En dessous des bossages, les plaques 12 définissent deux plans d'appui 40 en vis à vis (figure 2), ce qui permet de limiter un espace plat dans lequel est logé, à chaque fois, un intercalaire 42, de forme ondulée, constituant une ailette. Pour fermer les extrémités de l'échangeur de chaleur, on prévoit à chaque fois une plaque d'extrémité 44 de formé générale plane, dont une seule est visible sur la figure 1, l'autre étant placée à l'extrémité opposée.
Ainsi, l'échangeur de chaleur se compose d'une multiplicité de plaques conformées 12 disposées par paires, d'intercalaires 42 disposés chacun entre deux plaques en vis à vis appartenant à des paires différentes, et de deux plaques d'extrémité. Les différents éléments de l'échangeur de chaleur sont avantageusement réalisés à partir d'une tôle métallique, de préférence en aluminium ou en alliage à base d'aluminium, et ces différents éléments sont brasés ensemble pour constituer un échangeur de chaleur assemblé.
Les canaux 14, encore appelés "canaux intérieurs" ou "canaux centraux" communiquent entre eux et constituent un premier circuit de fluide, que l'on peut appeler circuit intérieur. Les seconds canaux 16, que l'on peut appeler "canaux extérieurs", communiquent entre eux et constituent ce que l'on peut appeler un circuit extérieur, qui enveloppe ou entoure le circuit intérieur.
Dans la forme de réalisation de la figure 1, la plaque d'extrémité 44 est munie d'un bossage 46, appelé "bossage d'entrée", et d'un bossage 48 appelé "bossage de sortie". Ces bossages sont avantageusement réalisés par emboutissage de la plaque 44. Les bossages 46 et 48 communiquent respectivement avec une tubulure d'entrée 50 et une tubulure de sortie 52. Dans cet exemple, les bossages 46 et 48 sont propres à venir chacun en vis à vis d'un couple de bossages 26 et 30 de la plaque 12 qui est immédiatement adjacente à la plaque d'extrémité 44.
Il en résulte qu'un fluide F1, par exemple un fluide réfrigérant, peut alimenter l'échangeur de chaleur 10. Le fluide F1 pénètre par la tubulure d'entrée 50 et alimente conjointement un premier circuit C1 formé par les premiers canaux 14 et un second circuit C2 formé par les seconds canaux 16, et quitte ensuite l'échangeur de chaleur par la tubulure de sortie 52. L'échangeur de chaleur 10 de la figure 1 constitue avantageusement un évaporateur propre à faire partie d'un circuit de climatisation, en sorte qu'un flux d'air qui balaye l'échangeur de chaleur 10 passe entre les plaques 12 en venant en contact des intercalaires ondulés 42, pour produire un flux d'air réfrigéré.
La figure 3 montre une réalisation pratique d'une plaque 12 pouvant être utilisée dans l'échangeur de chaleur de la figure 1. On distingue clairement les canaux 14 et 16, les bossages 16 et 30, les ouvertures 28 et 32 et le bord périphérique 34.
On se réfère maintenant à la figure 4 qui représente un échangeur de chaleur selon une deuxième forme de réalisation de l'invention. La différence principale par rapport à l'échangeur de chaleur de la figure 1 réside dans le mode d'alimentation des canaux. En effet, les moyens d'alimentation de la forme de réalisation précédente, et notamment les bossages 46 et 48, sont remplacés par des moyens d'alimentation différents. L'échangeur de la figure 4 comprend une première tubulure d'entrée 54 et une première tubulure de sortie 56 reliées respectivement aux premiers canaux 14, ainsi qu'une seconde tubulure d'entrée 58 et une seconde tubulure de sortie 60 reliées aux seconds canaux 16.
L'échangeur de chaleur selon ce deuxième mode de réalisation est particulièrement avantageux dans une boucle thermodynamique pouvant fonctionner à la fois en mode climatisation ou en mode chauffage additionnel. En mode climatisation, l'évaporateur est utilisé comme moyen de refroidissement. En mode chauffage additionnel, ce même évaporateur est utilisé comme moyen de chauffage. Il permet alors de chauffer rapidement l'habitacle du véhicule lorsque le moteur est froid.
Il est prévu en outre une canalisation d'entrée 62 qui est reliée aux tubulures d'entrée 54 et 58 et une canalisation de sortie 64 reliée aux tubulures de sortie 56 et 60.
Il en résulte qu'un fluide F1 peut alimenter en parallèle les deux circuits C1 et C2 comme dans le cas de la figure 1.
Comme illustré, l'échangeur de chaleur peut comprendre en plus une dérivation d'entrée 66 reliée à la première tubulure d'entrée 54 et une dérivation de sortie 68 reliée à la première tubulure de sortie 56, ce qui permet d'alimenter uniquement le premier circuit C1 (circuit central) par un fluide F2 comme montré par les flèches. Ce fluide F2 est avantageusement différent du fluide F1.
Comme on peut le voir aux figures 5 et 6, l'échangeur de chaleur comprend en outre des moyens de sélection pour permettre soit l'alimentation des canalisations 62 et 64, soit l'alimentation des dérivations 66 et 68. Dans l'exemple, ces moyens de sélection comprennent un jeu de deux vannes 70 et 72 (figures 5 et 6) montées respectivement sur la canalisation d'entrée 62 et la canalisation de sortie 64 et un autre jeu de deux vannes 74 et 76 montées respectivement sur la dérivation d'entrée 66 et la dérivation de sortie 68.
Le mode climatisation correspond au mode de fonctionnement représenté à la figure 5.
Dans ce mode de fonctionnement, les vannes 70 et 72 sont ouvertes, tandis que les vannes 74 et 76 sont fermées. Il en résulte que les circuits C1 et C2 sont alimentés conjointement et parcourus par le même fluide F1.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide F1 est avantageusement un fluide réfrigérant et l'échangeur de chaleur fonctionne alors comme un évaporateur pour produire du froid.
Par ailleurs, le mode chauffage additionnel correspond au mode de fonctionnement représenté à la figure 6.
Dans ce mode de fonctionnement, les vannes 70 et 72 sont fermées, tandis que les vannes 74 et 76 sont ouvertes. Il en résulte que seul le circuit C1 est alimenté par le fluide F2.
Le fluide F2 est également un fluide réfrigérant mais, lorsque le circuit C1 est seul alimenté par le fluide F2, l'évaporateur fonctionne alors comme un condenseur, pour produire de la chaleur.
Dans ce dernier mode de fonctionnement, seuls les canaux 14, disposés au centre, sont alimentés, si bien que le reste du volume de l'échangeur de chaleur, qui n'est pas utilisé, sert d'amortisseur pour le bruit induit par l'écoulement du fluide F2.
Dans la troisième forme de réalisation représentée à la figure 7, on retrouve la même structure générale des moyens d'alimentation que dans le cas de la figure 4 : tubulures 54, 56, 58 et 60, canalisations 62 et 64 et dérivations 66 et 68.
Toutefois, et comme on peut le voir sur la figure 8, les vannes 70, 72, 74 et 76 sont supprimées et remplacées ici par deux clapets anti retour 78 et 80 dont l'un est monté sur la première tubulure d'entrée 54 entre la canalisation d'entrée 62 et la dérivation d'entrée 66 et l'autre est monté sur la première tubulure de sortie 56 entre la canalisation de sortie 64 et la dérivation de sortie 68. Les circuits C1 et C2 peuvent être alimentés conjointement par le fluide F1, les clapets 78 et 80 ne s'opposant pas à la circulation du fluide.
Par contre, lorsque seul le circuit C1 est alimenté par le fluide F2, les clapets anti retour 78 et 80 autorisent seulement la circulation du fluide F2 dans l'échangeur.
On se réfère maintenant à la figure 9 qui montre une quatrième forme de réalisation. Dans celle-ci, chacun des premiers canaux 14 est délimité par un tube 82 en forme de U et chacun des canaux 16 est délimité par un tube 84 en forme de U, chaque tube 82 se trouvant "enveloppé" par un tube 84. On dispose ainsi d'une série de tubes 82 dont chacun est entouré par un tube 84. Les tubes 82 et 84 traversent une multiplicité d'ailettes planes 86 pour augmenter l'échange thermique entre les fluides parcourant respectivement les circuits C1 et C2 et un flux d'air A qui balaye le faisceau.
Les tubes 82 communiquent avec une boite collectrice d'entrée 88 et une boite collectrice de sortie 90 et, de même, les tubes 84 communiquent ensemble avec une boite collectrice d'entrée 92 et une boite collectrice de sortie 94.
Comme dans les formes de réalisation précédentes, les circuits F1 et F2 peuvent être alimentés chacun par des fluides identiques ou différents. Des moyens d'alimentation sélectifs ou non, du type de ceux décrits en référence aux figures 1 à 8, peuvent donc être prévus.
La figure 10 montre un exemple d'un circuit d'un échangeur de chaleur fonctionnant comme un évaporateur (mode climatisation), les circuits C1 et C2 étant alimentés tous deux par un fluide froid F1. Les canaux d'alimentation 36 et 38 comprennent des cloisons internes respectives 96 et 98 (figure 1) placées en des endroits choisis, si bien que ces canaux comportent des tronçons de longueurs différentes, par exemple un tronçon 100 de longueur L1 et un tronçon 102 de longueur L2 tels que L1 soit inférieure à L2 (figure 10). Ceci permet d'assurer une répartition choisie du fluide F1 entre les premiers canaux 14 et les seconds canaux 16.
La figure 11 montre un exemple d'un circuit d'un échangeur de chaleur fonctionnant comme un condenseur (mode chauffage additionnel), seul l'un des circuits C1 et C2 étant alimenté par un fluide chaud F2. Les circuits sont les mêmes que dans le cas de la figure 10, mais les seconds canaux 16 ne sont pas alimentés et constituent des "canaux morts" représentés schématiquement par des traits interrompus.
Dans un exemple de réalisation, le premier circuit C1 et le second circuit C2 sont propres à être parcourus par un fluide froid F1, et le premier circuit C1 est propre à être parcouru à lui seul par un fluide chaud F2. Ainsi on peut prévoir que le premier circuit C1 et le second circuit C2 soient propres à être parcourus par un fluide réfrigérant permettant de refroidir l'air environnant, et que le premier circuit C1 soit propre à être parcouru à lui seul par un fluide réfrigérant évacuant de la chaleur.

Claims (11)

  1. Echangeur de chaleur, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers canaux (14) en U définissant un premier circuit de fluide (C1), des seconds canaux (16) en U entourant les premiers canaux (14) en U et définissant un second circuit de fluide (C2), des moyens d'alimentation reliés aux premiers canaux (14) et aux seconds canaux (16) pour alimenter sélectivement le premier circuit (C1) et/ou le second circuit (C2) par des fluides respectifs (F1 ; F2), qui peuvent être identiques ou différents.
  2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers canaux (14) et les seconds canaux (16) sont délimités par un empilement de plaques (12) disposées par paires, les deux plaques (12) d'une paire étant tournées l'une vers l'autre pour délimiter conjointement un premier canal (14) et un second canal (16), et les paires de plaques (12) communiquant entre elles par des ouvertures (28, 32).
  3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers canaux (14) et les seconds canaux (16) sont délimités respectivement par une première série de tubes en U (82) et une seconde série de tubes en U (84), ces tubes en U traversant avantageusement des ailettes (86).
  4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comprennent une seule tubulure d'entrée (50) reliée conjointement aux premiers canaux (14) et aux seconds canaux (16), et une seule tubulure de sortie (52) reliée conjointement aux premiers canaux (14) et aux seconds canaux (16).
  5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une canalisation d'entrée (62) reliée à une première tubulure d'entrée (54) et à une seconde tubulure d'entrée (58), et une canalisation de sortie (64) reliée à une première tubulure de sortie (56) et à une seconde tubulure de sortie (60) pour permettre d'alimenter le premier circuit (C1) et le second circuit (C2) par un même fluide (F1), ainsi qu'une dérivation d'entrée (66) reliée à la première tubulure d'entrée (54) et une dérivation de sortie (68) reliée à la première tubulure de sortie (56) pour permettre d'alimenter le premier circuit (C1) par un fluide (F2), et en ce que des moyens de sélection (70, 72, 74, 76 ; 78, 80) sont prévus pour permettre soit l'alimentation de la canalisation d'entrée (62) et de la canalisation de sortie (64), soit l'alimentation de la dérivation d'entrée (66) et de la dérivation de sortie (68).
  6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de sélection comprennent un jeu de deux vannes (70, 72) montées respectivement sur la canalisation d'entrée (62) et la canalisation de sortie (64), et un autre jeu de deux vannes (74, 76) montées respectivement sur la dérivation d'entrée (66) et la dérivation de sortie (68).
  7. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de sélection comprennent deux clapets anti retour (78, 80), dont l'un est monté sur la première tubulure d'entrée (54) entre la canalisation d'entrée (62) et la dérivation d'entrée (66), et l'autre est monté sur la première tubulure de sortie (56) entre la canalisation de sortie (64) et la dérivation de sortie (68).
  8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier circuit (C1) et le second circuit (C2) sont propres à être parcourus par un même fluide (F1), ou en ce que l'un ou l'autre du premier circuit (C1) et du second circuit (C2) est propre à être parcouru à lui seul par un fluide (F2).
  9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier circuit (C1) et le second circuit (C2) sont propres à être parcourus par un fluide froid (F1), ou en ce que le premier circuit (C1) est propre à être parcouru à lui seul par un fluide chaud (F2).
  10. Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier circuit (C1) et le second circuit (C2) sont propres à être parcourus par un fluide réfrigérant permettant de refroidir l'air environnant, ou en ce que le premier circuit (C1) est propre à être parcouru à lui seul par un fluide réfrigérant évacuant de la chaleur.
  11. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des canaux d'alimentation (36, 38) faisant communiquer entre eux les premiers canaux (14) d'une part et les seconds canaux (16) d'autre part et en ce que l'un au moins de ces canaux d'alimentation est muni d'une cloison (96 ; 98) propre à modifier la distribution du fluide (F1 ; F2) dans les premiers canaux et/ou les seconds canaux.
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