FR3099566A1 - Echangeur de chaleur pour véhicule destiné à être utilisé comme évaporateur et/ou comme radiateur - Google Patents

Echangeur de chaleur pour véhicule destiné à être utilisé comme évaporateur et/ou comme radiateur Download PDF

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Kamel Azzouz
Julien Tissot
Cedric De Vaulx
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

Echangeur de chaleur pour véhicule destiné à être utilisé comme évaporateur et/ou comme radiateur Echangeur de chaleur (11) destiné à être utilisé comme évaporateur et/ou comme radiateur de chauffage, l’échangeur de chaleur (11) comprenant au moins une première rangée (19) de tubes (17) et une deuxième rangée (25) de tubes (17) qui s’étendent entre un bloc collecteur (13) et un bloc de renvoi (15) comprenant une première chambre (23) et une deuxième chambre (29) de circulation d’un fluide réfrigérant FR, le bloc de renvoi (15) comprenant au moins un dispositif de raccordement (39) reliant respectivement la première chambre (23) et la deuxième chambre (29) par l’intermédiaire d’au moins deux passages (41) et un organe de régulation (43) mobile apte à être déplacé entre une position d’obstruction d’au moins l’un des passages (41) relié à la deuxième chambre (29) et une position de dégagement de ce même passage (41).

Description

Echangeur de chaleur pour véhicule destiné à être utilisé comme évaporateur et/ou comme radiateur
Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur pour véhicule, notamment pour véhicule automobile.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’une installation de conditionnement d’air dont la fonction est d’assurer le traitement thermique d’un habitacle du véhicule, notamment la ventilation, le chauffage et/ou la climatisation. Il est connu de trouver dans cette installation un premier échangeur de chaleur utilisé en tant qu’évaporateur en vue d’assurer une fonction de refroidissement de l’habitacle. Cette installation loge également un radiateur de chauffage dont le rôle est de chauffer l’air envoyé dans l’habitacle. Un tel radiateur de chauffage peut être un échangeur de chaleur air/liquide de refroidissement d’un moteur thermique, mais il peut également s’agir d’un radiateur électrique où les calories sont générées par un dispositif de chauffage électrique.
L’électrification du système de propulsion des véhicules amène une situation où le moteur thermique est soit absent, soit ne produit pas assez de calories pour chauffer un habitacle quand ce moteur thermique est présent. Une telle tendance conduit les concepteurs de système de traitement thermique de l’habitacle à revoir fondamentalement les moyens de chauffer ou de refroidir un habitacle de véhicule. Par ailleurs, cette tendance à l’électrification s’accompagne d’un besoin de réduction du poids et de l’encombrement des différents composants du véhicule.
L’invention s’inscrit dans ce contexte et propose une solution technique qui concoure à l’atteinte des objectifs mentionnés ci-dessus, c’est-à-dire la prise en compte de nouvelles contraintes liées au véhicule à propulsion électrique, notamment en ce qui concerne l’encombrement de l’échangeur de chaleur chargé de traiter thermiquement l’habitacle d’un tel véhicule.
L'invention a donc pour objet un échangeur de chaleur destiné à être utilisé comme évaporateur et/ou comme radiateur dans un circuit d’un véhicule destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant, l’échangeur de chaleur comprenant au moins une première rangée de tubes et une deuxième rangée de tubes qui s’étendent entre un bloc collecteur, configuré pour assurer l’entrée et la sortie du fluide réfrigérant dans l’échangeur de chaleur, et un bloc de renvoi comprenant une première chambre et une deuxième chambre de circulation du fluide réfrigérant, les tubes de la première rangée débouchant dans la première chambre et les tubes de la deuxième rangée débouchant dans la deuxième chambre. Selon l’invention, l’échangeur de chaleur comprend au moins un dispositif de raccordement reliant respectivement la première chambre et la deuxième chambre par l’intermédiaire d’au moins deux passages et un organe de régulation mobile s’étendant dans le dispositif de raccordement, et en ce que l’échangeur de chaleur comprend au moins un moyen de pilotage du déplacement de l’organe de régulation entre une position d’obstruction d’au moins l’un des passages relié à la deuxième chambre et une position de dégagement de ce même passage.
Par convention, dans tout le présent document, le qualificatif « longitudinal » s’applique à la direction dans laquelle s’étend la dimension la plus longue du bloc collecteur, le qualificatif « vertical » s’applique à une direction sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale et joignant entre eux le bloc collecteur et le bloc de renvoi de l’échangeur de chaleur, et le qualificatif « transversal» désigne la direction perpendiculaire à la fois à la direction longitudinale et à la direction verticale.
L’échangeur de chaleur comprend le bloc collecteur et le bloc de renvoi, qui s’étendent selon des directions longitudinales parallèles entre elles, les deux rangées de tubes s’étendant entre le bloc collecteur et le bloc de renvoi de manière à définir deux plans longitudinaux, sensiblement parallèles entre eux. Les deux rangées de tubes définissent ainsi chacune une surface d’échange thermique entre le fluide réfrigérant, circulant dans l’échangeur de chaleur, et un flux d’air externe, circulant entre les différents tubes.
Dans l’échangeur de chaleur, les deux rangées de tubes sont capables d’assurer une fonction d’évaporateur, c’est-à-dire qu’elles sont configurées pour permettre le refroidissement du flux d’air traversant. Avantageusement, au moins l’une des rangées de tubes peut également être configurée pour assurer une fonction de chauffage, l’échangeur de chaleur intégrant un dispositif de chauffage, par exemple un dispositif de chauffage électrique, dans le volume occupé par la rangée de tubes qui le reçoit afin de réduire l’encombrement du circuit de fluide réfrigérant. L’une des rangées de tubes comprend alors le dispositif de chauffage, tandis que l’autre rangée de tubes peut en être dépourvue de manière à être utilisée uniquement pour le refroidissement du flux d’air traversant. Également, au moins l’une des rangées de tubes de l’échangeur de chaleur peut être équipée d’un dispositif de dissipation thermique configuré pour augmenter la surface d’échange entre les tubes et le flux d’air traversant. Particulièrement, lorsqu’une même rangée de tubes porte le dispositif de chauffage et le dispositif de dissipation thermique, ledit dispositif de dissipation thermique contribue soit à dissiper les calories du dispositif de chauffage dans ce deuxième fluide, soit à collecter ces calories et à les transporter vers le fluide réfrigérant.
L’échangeur de chaleur selon l’invention peut ainsi être exploité selon différents modes d’utilisation : un mode « tout évaporateur » où les deux rangées de tubes sont utilisées en tant qu’évaporateur ; un mode « évaporateur et radiateur simultanément », l’une des rangées de tubes étant utilisée en tant qu’évaporateur tandis que l’autre rangée de tubes est utilisée en tant que radiateur de chauffage, notamment pour assurer les fonctions de désembuage des surfaces vitrées du véhicule. Avantageusement, l’échangeur de chaleur peut être utilisé en tant que radiateur de chauffage exclusivement, où seul le dispositif de chauffage est actif et où la circulation de fluide réfrigérant est coupée, l’échangeur de chaleur pouvant alors être utilisé en complément d’un radiateur d’une installation de conditionnement d’air comprenant l’échangeur de chaleur selon l’invention.
De façon plus marginale, on peut imaginer chauffer une nappe dans laquelle circule le réfrigérant afin de dégivrée cette nappe
Un tel échangeur de chaleur, lorsqu’il est utilisé comme évaporateur, permet également d’adapter la puissance frigorifique aux besoins du véhicule en utilisant les deux rangées de tubes en mode évaporateur, notamment quand la température extérieure à l’habitacle du véhicule est élevée, ou en utilisant seulement l’une d’elle quand la température est intermédiaire.
Afin de permettre circulation du fluide réfrigérant au sein de la première rangée ou au sein de la première rangée et de la deuxième rangée, l’échangeur de chaleur est adapté pour mettre en œuvre une circulation en « U » du fluide réfrigérant. Chaque rangée de tubes est raccordée à une chambre du bloc collecteur et à une chambre délimitée par le bloc de renvoi, la première rangée de tubes étant reliée à une chambre primaire et à la première chambre, respectivement ménagées dans le bloc collecteur et le bloc de renvoi, tandis que la deuxième rangée de tubes est reliée à une chambre secondaire et à la deuxième chambre, respectivement ménagées dans le bloc collecteur et le bloc de renvoi.
Afin de mettre en œuvre une telle circulation, l’échangeur de chaleur comprend une conduite d’alimentation et une conduite d’évacuation, respectivement configurées pour amener et sortir le fluide réfrigérant de l’échangeur de chaleur.
La conduite d’alimentation et la conduite d’évacuation peuvent être disposés de manière à déboucher dans une même chambre du bloc collecteur, par exemple la première chambre. Avantageusement, la conduite d’alimentation et la conduite d’évacuation peuvent être concentriques, la conduite d’alimentation et la conduite d’évacuation étant centrées sur une droite longitudinale, sensiblement parallèle à la direction longitudinale.
Également, afin de permettre une circulation en « U » du fluide réfrigérant, au moins l’une des chambres du bloc collecteur et/ou du bloc de renvoi comprend une cloison intermédiaire qui sépare ladite chambre en deux portions distinctes, chacune desdites portions étant raccordée à un sous-ensemble défini de tubes de l’une des rangées de tubes. Par exemple, une première portion de la chambre primaire et une première portion de la première chambre sont reliées à un premier sous-ensemble de tubes de la première rangée tandis qu’une deuxième portion de la chambre primaire et une deuxième portion de la première chambre sont reliées à un deuxième sous-ensemble de tubes de la première rangée. La conduite d’alimentation et la conduite d’évacuation débouchent alors dans différentes portions de la même chambre.
Chaque sous-ensemble de tubes d’une même rangée est particulièrement configuré pour assurer la circulation du fluide réfrigérant selon une direction opposée, par exemple, le deuxième sous-ensemble de tubes de la première rangée permet la descente du fluide réfrigérant depuis le bloc collecteur vers le bloc de renvoi tandis que le premier sous-ensemble permet sa remontée, depuis le bloc de renvoi vers le bloc collecteur.
Dans l’échangeur de chaleur selon l’invention, le bloc de renvoi est relié au dispositif de raccordement. Le dispositif de raccordement est adapté pour assurer et réguler la communication fluidique entre la première chambre et la deuxième chambre du bloc de renvoi, de sorte que le dispositif de raccordement comprend au moins deux passages débouchant dans la première chambre et deux passages débouchant dans la deuxième chambre, consistant par exemple en des ouvertures, qui assurent l’entrée et la sortie du fluide réfrigérant respectivement dans la première chambre et dans la deuxième chambre du bloc de renvoi. Alternativement les passages peuvent être des tubulures qui réalisent la connexion fluidique entre les différentes chambres.
La permutation entre les différents modes d’utilisation de l’échangeur de chaleur est ainsi régulée par le déplacement de l’organe de régulation thermique mobile, aménagé dans le dispositif de raccordement, par rapport aux différents passages de l’échangeur de chaleur.
En effet, l’organe de régulation est piloté par le moyen de pilotage soit pour circonscrire la circulation du fluide réfrigérant dans la première rangée, soit pour imposer la circulation du fluide réfrigérant dans la première rangée et dans la deuxième rangée, la circulation du fluide réfrigérant étant conditionnée par un positionnement « d’obstruction » ou « de dégagement » de l’organe de régulation par rapport à au moins l’un des passages reliant le moyen de raccordement à la deuxième chambre. On entend ainsi par « position d’obstruction » une position de l’organe de régulation prévenant la circulation du fluide réfrigérant vers la deuxième rangée de tubes par recouvrement ou obstruction d’au moins l’un des passages reliant la deuxième chambre, et on entend par « position de dégagement », la position de l’organe de régulation dégageant ledit passage permettant la circulation du fluide réfrigérant en son travers de sorte que le fluide réfrigérant circule dans la première rangée et dans la deuxième rangé de l’échangeur de chaleur.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de raccordement comporte une boîte collectrice intermédiaire délimitant une chambre intermédiaire de circulation du fluide réfrigérant dans laquelle s’étend l’organe de régulation, l’organe de régulation étant déplacé dans la chambre intermédiaire selon un mouvement de translation le long d’un axe longitudinal du dispositif de raccordement.
La boîte collectrice intermédiaire présente une structure cylindrique s’étendant selon une direction sensiblement parallèle à l’axe longitudinal. La boîte collectrice intermédiaire peut notamment être une pièce rapportée, fixée ou brasée sur le bloc de renvoi, ou elle peut former un ensemble monobloc avec le bloc de renvoi, par exemple obtenu par moulage ou par extrusion.
La boîte collectrice intermédiaire délimite la chambre intermédiaire dans laquelle circule, de manière transitoire, le fluide réfrigérant et dans laquelle s’étend intégralement l’organe de régulation de la circulation du fluide réfrigérant. Les passages reliant la chambre intermédiaire à la première chambre et à la deuxième chambre du bloc de renvoi sont au moins partiellement ménagés dans un pan latéral de la boîte collectrice intermédiaire.
Selon un premier mode de réalisation, l’organe de régulation est un bloc obstruant dont au moins un flanc supérieur est apte à recouvrir l’un des passages reliant la deuxième chambre.
L’organe de régulation peut notamment être configuré pour coopérer avec au moins un rail de guidage de l’organe de régulation émergeant d’une surface interne du dispositif de raccordement.
Particulièrement le rail peut s’étendre entre une première terminaison longitudinale et une deuxième terminaison longitudinale de la boîte collectrice intermédiaire. Le rail s’étend selon une direction définie par un plan d’extension sensiblement parallèle à au moins l’un des plans longitudinaux de la première rangée ou de la deuxième rangée de tubes. Aussi, le rail s’étend seulement en partie sur une hauteur de la chambre intermédiaire afin de permettre l’insertion et le déplacement, selon un mouvement de translation, de l’organe de régulation.
Selon le premier mode de réalisation, l’organe de régulation présente une structure obstruante, c’est à dire que l’organe de régulation n’est pas configuré pour permettre la circulation du fluide réfrigérant en son travers. Le bloc obstruant comprend au moins un flanc apte à être disposé en regard d’au moins l’un des passages reliant la chambre intermédiaire à la deuxième chambre, et donc à la deuxième rangée de tubes, de manière à réaliser le recouvrement dudit passage.
Le bloc obstruant est caractérisé par des dimensions spécifiques visant à permettre son déplacement au sein du dispositif de raccordement tout en limitant les infiltrations de fluide réfrigérant entre les flancs du bloc obstruant et la surface interne du pan latéral de la boîte collectrice intermédiaire l’entourant. Particulièrement, le bloc obstruant est configuré pour s’étendre sur une longueur strictement inférieure à une distance séparant deux passages reliés à une même chambre.
Ainsi, l’organe de régulation selon le premier mode de réalisation, c’est à dire le bloc obstruant, peut être déplacé entre deux positions opposées, une première position d’obstruction d’au moins l’un des passages relié à la deuxième chambre et une position de dégagement dudit passage. Lorsqu’il est ménagé en position d’obstruction, le bloc obstruant recouvre le passage relié à la deuxième chambre, imposant de ce fait une circulation du fluide réfrigérant se faisant exclusivement dans la première rangée. A l’inverse lorsqu’il est ménagé dans une position de dégagement, le bloc obstruant est longitudinalement interposé entre les passages reliés à une même chambre, permettant ainsi d’orienter la circulation du fluide réfrigérant depuis la première rangée de tubes vers la deuxième rangée de tubes.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, l’organe de régulation est un conduit qui comprend au moins un flanc latéral, perforé d’une pluralité d’orifices, et deux extrémités longitudinales, le flanc latéral de l’organe de régulation étant apte à recouvrir au moins l’un des passages relié à la deuxième chambre.
Autrement dit, dans le deuxième mode de réalisation, l’organe de régulation présente une structure creuse qui est, au moins en partie, traversée par le fluide réfrigérant, l’organe de régulation délimitant ainsi une chambre interne au sein de la chambre intermédiaire de la boîte collectrice intermédiaire. L’organe de régulation présente une structure cylindrique limitée par les extrémités longitudinales. Avantageusement, l’organe de régulation et la boîte collectrice intermédiaire peuvent être adaptés de manière à présenter des sections transversales de formes sensiblement identiques, par exemple circulaires.
Comme pour le premier mode de réalisation, l’organe de régulation est caractérisé par des dimensions permettant son déplacement en translation dans la boîte collectrice intermédiaire tout en limitant la circulation du fluide réfrigérant entre la surface interne du pan latéral de la boîte collectrice intermédiaire et le flanc latéral de l’organe de régulation.
L’organe de régulation comprend au moins deux orifices aptes à être disposés en regard des passages de la boîte collectrice intermédiaire reliant la chambre intermédiaire à la première chambre et au moins un orifice apte à être disposé en regard d’au moins l’un des passages reliant la chambre intermédiaire à la deuxième chambre.
Selon une caractéristique du deuxième mode de réalisation, le flanc latéral comporte un premier orifice et un deuxième orifice respectivement configurés pour être déplacés en regard d’au moins l’un des passages relié à la première chambre et l’un des passages relié à la deuxième chambre, le premier orifice et le deuxième orifice présentant un décalage longitudinal.
Un tel agencement contribue à la permutation entre une circulation du fluide réfrigérant dans la première rangée et une circulation du fluide réfrigérant dans la première rangée et la deuxième rangée.
Ainsi lorsque l’organe de régulation est en position d’obstruction, les orifices de l’organe de régulation sont disposés en regard des passages reliés à la première chambre tandis que le flanc latéral de l’organe de régulation recouvre les passages reliant la chambre intermédiaire à la deuxième chambre. Le fluide réfrigérant entre ainsi dans l’organe de régulation et est envoyé vers la première chambre, la circulation du fluide réfrigérant se faisant seulement dans la première rangée de tubes.
A l’inverse, lorsque l’organe de régulation est ménagé en position de dégagement, l’ensemble des passages de la boîte collectrice intermédiaire sont dégagés, de sorte que le fluide réfrigérant peut circuler dans la première chambre et dans la deuxième chambre.
Selon un troisième mode de réalisation, le dispositif de raccordement comporte une boîte collectrice intermédiaire délimitant une chambre intermédiaire de circulation du fluide réfrigérant dans laquelle s’étend l’organe de régulation, l’organe de régulation étant déplacé dans la chambre intermédiaire selon un mouvement de rotation autour d’un axe longitudinal du dispositif de raccordement.
Comme pour le premier et le deuxième mode de réalisation, la boîte collectrice intermédiaire peut être une structure cylindrique rapportée ou formant une structure monobloc avec le bloc de renvoi, où la boîte collectrice intermédiaire est configurée pour coopérer avec le moyen de pilotage de l’organe de régulation.
Selon le troisième mode de réalisation, la boîte collectrice intermédiaire comprend au moins une paroi intermédiaire qui s’étend entre les passages reliés à la première chambre, ladite paroi intermédiaire comprenant un organe de connexion fluidique entre lesdits passages et l’organe de régulation étant configuré pour être déplacé de manière à recouvrir l’organe de connexion fluidique ou au moins l’un des passages relié à la deuxième chambre.
Autrement dit, la paroi intermédiaire sépare la chambre intermédiaire, délimitée par la boite collectrice intermédiaire, en une première chambre intermédiaire et une deuxième chambre intermédiaire qui comprennent chacune l’un des passages reliant la première chambre et l’un des passages reliant la deuxième chambre. La paroi intermédiaire s’étend sur une hauteur de la chambre intermédiaire, selon un plan transversal sensiblement orthogonal à l’axe longitudinal, et est longitudinalement interposée entre au moins deux passages reliés à une même chambre du bloc de renvoi.
Lorsque l’organe de régulation est en position d’obstruction, celui-ci recouvre le passage relié à la deuxième chambre, empêchant ainsi la circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième rangée de tubes et imposant la circulation dans la première rangée. A l’inverse lorsque l’organe de régulation est ménagé selon la position de dégagement, le passage relié à la deuxième chambre est ouvert. Également, dans ce deuxième cas, le moyen de connexion fluidique est recouvert, prévenant alors le passage à travers la paroi intermédiaire de la boîte collectrice intermédiaire.
Selon le troisième mode de réalisation, l’organe de régulation est un demi-cylindre s’étendant entre terminaison longitudinal de la boîte collectrice intermédiaire et la paroi intermédiaire.
L’organe de régulation peut consister en un demi-cylindre plein. Alternativement, l’organe de régulation peut présenter une structure creusée, l’organe de régulation comprenant au moins un flanc latéral et une extrémité longitudinale respectivement aptes à recouvrir l’un des passages de la boîte collectrice intermédiaire relié à la deuxième chambre et l’organe de connexion fluidique de la paroi intermédiaire.
Dans les modes de réalisation tels que précédemment exposés, le déplacement de l’organe de régulation est assuré par le moyen de pilotage. Il est entendu que la boîte collectrice intermédiaire peut être configurée pour coopérer avec ledit moyen de pilotage, la boîte collectrice intermédiaire laissant notamment passer un actionneur du moyen de pilotage, qui est connecté à l’organe de régulation. Également la boîte collectrice intermédiaire peut être adaptée pour permettre la fixation du moyen de pilotage.
Dans les modes de réalisation tels que précédemment exposé, l’organe de régulation de la circulation du fluide réfrigérant peut être actionné par un actionneur thermostatique, électrique, pneumatique, ou piézoélectrique. Également, l’organe de régulation peut être actionné au moyen d’un matériau à mémoire de forme.
Selon un quatrième mode de réalisation, le dispositif de raccordement comprend une pluralité de tubulures, au moins l’une des tubulures, appelée première tubulure, étant raccordée à la première chambre et au moins l’une des tubulures, appelée deuxième tubulure, étant raccordée à la deuxième chambre, l’organe de régulation consistant en une vanne trois voies sur laquelle sont raccordées la première tubulure et la deuxième tubulure, l’organe de régulation étant configuré pour être déplacé entre une position d’obstruction de la deuxième tubulure et une position de dégagement de ladite deuxième tubulure.
Selon une caractéristique du quatrième mode de réalisation, le dispositif de raccordement comprend une troisième tubulure qui relie directement la deuxième chambre à la première chambre.
Autrement dit, la troisième tubulure n’est pas directement raccordée à la vanne trois voies. Lorsque l’organe de régulation, c’est-à-dire la vanne trois voies, est en position d’obstruction, elle permet la communication fluidique entre la première tubulure et la troisième tubulure, la vanne trois voies obstruant la deuxième tubulure de manière à imposer la circulation du fluide réfrigérant exclusivement dans la première rangée de tubes. A l’inverse, lorsque la vanne trois voies est en position de dégagement, elle réalise la communication fluidique entre la première tubulure et la deuxième tubulure, laquelle amène le fluide réfrigérant dans la deuxième rangée de tubes.
L’invention propose également un circuit de fluide réfrigérant destiné à une installation de conditionnement d’air comprenant au moins un compresseur, un condenseur, un détendeur et un échangeur de chaleur tel que précédemment exposé, utilisé au moins comme évaporateur.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels :
est une représentation schématique d’un circuit de fluide réfrigérant destiné à une installation de conditionnement d’air comprenant un échangeur de chaleur selon l’invention ;
est une vue en perspective de l’échangeur de chaleur comprenant un bloc de renvoi tel qu’utilisé dans les trois premiers modes de réalisation ;
est une représentation schématique d’un agencement de l’échangeur de chaleur permettant la circulation du fluide réfrigérant dans une rangée de l’échangeur de chaleur ;
est une représentation schématique d’un agencement de l’échangeur de chaleur permettant la circulation du fluide réfrigérant dans les deux rangées de l’échangeur de chaleur ;
est une représentation schématique éclatée de l’échangeur de chaleur réalisé selon un premier mode de réalisation, lorsque le fluide réfrigérant circule dans une seule rangée ;
est une représentation schématique de l’agencement relatif d’un organe de régulation dans une boîte collectrice intermédiaire du bloc de renvoi réalisée selon le premier mode de réalisation, lorsque le fluide réfrigérant circule dans une seule rangée de l’échangeur de chaleur ;
est une représentation schématique éclatée de l’échangeur de chaleur réalisé selon le premier mode de réalisation, lorsque le fluide réfrigérant circule dans les deux rangées de l’échangeur de chaleur ;
est une représentation schématique de l’agencement relatif de l’organe de régulation dans la boîte collectrice intermédiaire du bloc de renvoi, lorsque le fluide réfrigérant circule dans les deux rangées de l’échangeur de chaleur ;
est une représentation en perspective du bloc de renvoi de l’échangeur illustré sur la figure 2 et la boîte collectrice intermédiaire du dispositif de raccordement associé ;
est une représentation schématique de l’agencement de l’organe de régulation dans la boîte collectrice intermédiaire du bloc de renvoi, réalisé selon un deuxième mode de réalisation, lorsque le fluide réfrigérant circule dans une seule rangée de l’échangeur de chaleur ;
est une représentation schématique de l’agencement de l’organe de régulation dans la boîte collectrice intermédiaire du bloc de renvoi, réalisé selon le deuxième mode de réalisation, lorsque le fluide réfrigérant circule dans les deux rangées de l’échangeur de chaleur ;
est une représentation schématique de l’agencement de l’organe de régulation dans la boîte collectrice intermédiaire du bloc de renvoi, réalisé selon un troisième mode de réalisation, lorsque le fluide réfrigérant circule dans une seule rangée de l’échangeur de chaleur ;
est une représentation schématique de l’agencement de l’organe de régulation dans la boîte collectrice intermédiaire du bloc de renvoi, réalisé selon le troisième mode de réalisation, lorsque le fluide réfrigérant circule dans les deux rangées de l’échangeur de chaleur ;
est une vue en perspective de l’échangeur de chaleur comprenant un bloc de renvoi tel qu’utilisé dans le quatrième mode de réalisation ;
est une représentation schématique de l’agencement de l’organe de régulation dans le dispositif de raccordement du bloc de renvoi, réalisé selon le quatrième mode de réalisation, lorsque le fluide réfrigérant circule dans une seule rangée de l’échangeur de chaleur ;
est une représentation schématique de l’agencement de l’organe de régulation dans le dispositif de raccordement du bloc de renvoi, réalisé selon le quatrième mode de réalisation, lorsque le fluide réfrigérant circule dans les deux rangées de l’échangeur de chaleur.
Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, mais que lesdites figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant.
Par ailleurs, en référence aux orientations et directions définies précédemment, la direction longitudinale sera représentée, dans les figures le nécessitant, par l’axe Ox, la direction verticale sera représentée par l’axe Oy, et la direction transversale sera représentée par l’axe Oz. Ces différents axes définissent ensemble un repère orthonormé Oxyz représenté sur les différentes figures. Dans ce repère, les qualificatifs « haut » ou « supérieur » seront représentés par le sens positif de l’axe Oy, les qualificatifs « bas » ou « inférieur » étant représentés par le sens négatif de ce même axe Oy.
La figure 1 illustre un circuit 1 de fluide réfrigérant FR d’une installation de conditionnement d’air 3, permettant notamment la ventilation, le chauffage et/ou la climatisation d’un véhicule, par exemple un véhicule automobile dont le mouvement est opéré au moins par un moteur électrique. Le circuit 1 de fluide réfrigérant FR comprend, de manière non restrictive et suivant un sens de circulation S1 du fluide réfrigérant FR, un compresseur 5, comprimant le fluide réfrigérant FR, un condenseur 7, configuré pour liquéfier le fluide réfrigérant FR, un détendeur 9, qui réduit la pression du fluide réfrigérant FR, et un échangeur de chaleur 11, utilisé comme évaporateur, selon la présente invention.
L’évaporateur, détaillé dans la figure 2, comprend un bloc collecteur 13 et un bloc de renvoi 15, s’étendant le long de la direction longitudinale Ox, et deux rangées de tubes 17, s’étendant selon une direction sensiblement perpendiculaire au bloc collecteur 13 et au bloc de renvoi 15.
Une première rangée 19 de tubes 17, formant un premier faisceau, s’étend selon un premier plan longitudinal 190. La première rangée 19 de tubes 17 s’étend entre une chambre primaire 21 délimitée par le bloc collecteur 13 et une première chambre 23 délimitée par le bloc de renvoi 15, des extrémités supérieures et des extrémités inférieures des tubes 17 de la première rangée 19 débouchant respectivement dans la chambre primaire 21 et dans la première chambre 23.
Une deuxième rangée 25 de tubes 17, formant un deuxième faisceau, s’étend selon un plan longitudinal sensiblement parallèle au premier plan longitudinal 190. La deuxième rangée 25 de tubes 17 s’étend entre une chambre secondaire 27, délimitée par le bloc collecteur 13 et séparée de la chambre primaire 21, et une deuxième chambre 29, délimitée par le bloc de renvoi 15 et séparée de la première chambre 23, des extrémités supérieures et des extrémités inférieures des tubes 17 de la deuxième rangée 25 débouchant respectivement dans la chambre secondaire 27 et dans la deuxième chambre 29. La première rangée 19 de tubes 17 et la deuxième rangée 25 de tubes 17 sont ainsi sensiblement parallèles entre elles, chaque rangée définissant une surface d’échange thermique entre le fluide réfrigérant FR et un flux d’air FA, externe au circuit 1, traversant l’échangeur de chaleur 11.
Additionnellement, au moins l’une des rangées 19, 25 de l’échangeur de chaleur 11 peut être équipée d’un dispositif de chauffage 31, par exemple électrique, assurant la fonction de radiateur, et/ou d’un dispositif de dissipation thermique 33, configuré pour augmenter la surface d’échange thermique entre le fluide réfrigérant FR et le flux d’air FA.
Le fluide réfrigérant FR est amené dans l’échangeur de chaleur 11 au niveau d’une conduite d’alimentation 35, et est évacué au niveau d’une conduite d’évacuation 37. Dans l’exemple illustré, la conduite d’alimentation 35 et la conduite d’évacuation 37 débouchent dans une même chambre du bloc collecteur 13, ici la chambre primaire 21. Plus particulièrement, la conduite d’alimentation 35 et la conduite d’évacuation 37 sont concentriques et radialement espacées l’une de l’autre, la conduite d’alimentation 35 et la conduite d’évacuation 37 étant centrées sur une droite longitudinale 350, sensiblement parallèle à la direction longitudinale Ox, la conduite d’évacuation 37 entourant la conduite d’alimentation 35.
Un autre mode de réalisation pourrait présenter la conduite d’entrée et de sortie non concentrique. Et aussi située à l’autre extrémité du collecteur
Selon l’utilisation faite de l’échangeur de chaleur 11, c’est-à-dire selon s’il est utilisé comme évaporateur ou simultanément comme évaporateur et radiateur, la circulation du fluide réfrigérant FR au sein de l’échangeur de chaleur 11 peut être adaptée afin de permuter entre une circulation du fluide réfrigérant FR circonscrite à la première rangée 19 de tubes 17 et une circulation du fluide réfrigérant FR dans la première rangée 19 et dans la deuxième rangée 25, et inversement. Plus particulièrement, lorsque l’échangeur de chaleur est utilisé comme évaporateur seul, les dispositifs de chauffage associés aux tubes de l’un des faisceaux sont désactivés et les échanges thermiques se font entre l’air traversant l’échangeur et le fluide réfrigérant FR. La circulation du fluide réfrigérant FR au sein de l’échangeur de chaleur 11 peut être adaptée pour être circonscrite à l’une des rangées ou s’étendre sur les deux rangées selon la puissance d’évaporation souhaitée. Lorsque l’échangeur de chaleur est utilisé simultanément comme évaporateur et radiateur, les dispositifs de chauffage associés aux tubes de l’un des faisceaux sont activés et les échanges thermiques se font d’une part entre l’air traversant l’échangeur et le fluide réfrigérant FR dans un premier faisceau et d’autre part entre l’air traversant l’échangeur et la puissance de chauffe électrique dans l’autre faisceau. On s’assure dans ce cas que la circulation du fluide réfrigérant FR au sein de l’échangeur de chaleur 11 soit circonscrite à la première rangée 19 de tubes 17.
A cette fin, l’échangeur de chaleur 11 comprend un dispositif de raccordement 39, qui relie fluidiquement la première chambre 23 et la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15 au moyen d’une pluralité de passages ménagés aussi bien dans le dispositif de raccordement que dans les chambres du bloc de renvoi, et un organe de régulation, non visible sur la figure 2, mobile et piloté par un moyen de pilotage 45 qui comprend, par exemple, un actionneur thermostatique, électrique, pneumatique, ou piézoélectrique. Différents modes de réalisation de ce dispositif de raccordement seront décrits plus en détails par la suite, la figure 2 illustrant un agencement commun à plusieurs de ces modes de réalisation avec un dispositif de raccordement comprenant une boite collectrice intermédiaire formant zone de passage potentielle de fluide entre les chambres du bloc de renvoi.
Les figures 3 et 4 représentent le cheminement du fluide réfrigérant FR dans l’échangeur de chaleur 11, respectivement lorsque sa circulation se fait dans la première rangée 19 et lorsque sa circulation se fait dans la première et dans la deuxième rangée 25. L’échangeur de chaleur 11 est configuré afin de mettre en œuvre une circulation en « U » du fluide réfrigérant FR. Autrement dit, au sein d’une même rangée 19, 25 de tubes 17, un sous-ensemble de tubes 17 assure la circulation du fluide réfrigérant FR depuis le bloc collecteur 13 vers le bloc de renvoi 15, tandis qu’un autre sous-ensemble de tubes 17 de la même rangée assure la circulation du fluide réfrigérant FR dans le sens opposé, depuis le bloc de renvoi 15 vers le bloc collecteur 13.
Pour permettre une telle circulation, certaines des chambres du bloc collecteur 13 et du bloc de renvoi 15 sont subdivisées en deux chambres distinctes, séparées. Dans le bloc collecteur 13, la chambre primaire 21 comprend une cloison intermédiaire 47, qui s’étend selon un plan sensiblement orthogonal à la direction longitudinale Ox dans la chambre primaire 21 de manière à la diviser en deux portions distinctes, chacune raccordée à un sous-ensemble limité de tubes 17 de l’une des rangées de tubes. Il en va de même pour la première chambre 23 du bloc de renvoi 15. Ainsi, une première portion de la chambre primaire 211 et une première portion de la première chambre 231 sont fluidiquement reliées à un premier sous-ensemble de tubes 191 de la première rangée 19 tandis qu’une deuxième portion de la chambre primaire 212 et une deuxième portion de la première chambre 232 sont reliées à un deuxième sous-ensemble de tubes 192 de la première rangée 19.
De même, la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15 comprend une cloison intermédiaire 47, tandis que la chambre secondaire 27 du bloc collecteur 13 en est dépourvue. Ainsi une première série de tubes 251 de la deuxième rangée 25, connectée à une première portion de la deuxième chambre 291, débouche dans la chambre secondaire 27 du bloc collecteur 13, et une deuxième série de tubes 252 de la deuxième rangée 25, connectée à une deuxième portion de la deuxième chambre 292, débouche dans cette même chambre secondaire 27.
La conduite d’alimentation 35 et la conduite d’évacuation 37, qui communiquent toutes deux avec la chambre primaire 21 du bloc collecteur 13, sont reliées à différentes portions de la chambre primaire 21: la conduite d’alimentation 35 est reliée à la deuxième portion de la chambre primaire 212, où elle distribue le fluide réfrigérant FR dans le deuxième sous-ensemble de tubes 192 de la première rangée 19, tandis que la conduite d’évacuation 37 est raccordée à la première portion de la chambre primaire 211, dans laquelle débouchent les extrémités supérieures du premier sous-ensemble de tubes 191 de la première rangée 19.
Le dispositif de raccordement 39 est positionné selon au moins deux positions distinctes, modifiant le raccordement fluidique entre eux des sous-ensembles de tubes de la première rangée 19, du fait de la mise en communication ou non des différents passages 41 ménagés dans le dispositif de raccordement et dans les chambres du bloc de renvoi.
La figure 3 illustre un exemple de circulation du fluide réfrigérant FR circonscrite à la première rangée 19 de tubes 17, référencée ci-après en tant que « circulation en simple nappe ». Tel que cela a été précisé précédemment, une telle circulation peut être adoptée lorsque l’échangeur de chaleur 11 est utilisé comme évaporateur seul et que la température extérieure à l’habitacle est intermédiaire, ou lorsque l’échangeur de chaleur 11 est utilisé simultanément comme évaporateur et comme radiateur, le dispositif de chauffage 31 étant alors intercalé entre les tubes 17 de la deuxième rangée 25 et la deuxième rangée 25 de tubes 17 n’étant pas engagée dans la fonction d’évaporateur.
Lorsque l’échangeur de chaleur 11 est en « circulation en simple nappe », le fluide réfrigérant FR est amené dans l’échangeur de chaleur 11 par la conduite d’alimentation 35 et est distribué dans la deuxième portion de la chambre primaire 212 du bloc collecteur 13 puis dans les tubes 17 du deuxième sous-ensemble de tubes 192 de la première rangée 19. Le fluide réfrigérant FR traverse l’un des passages 41 reliant la première chambre 23 au dispositif de raccordement 39, se répand dans celui-ci, puis, du fait de l’agencement de l’organe de régulation 43 par rapport aux différents passages 41 reliant le dispositif de raccordement 39 à la première chambre 23 et à la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15, le fluide réfrigérant FR est renvoyé vers la première portion de la première chambre 231. Le fluide réfrigérant FR remonte alors le long des tubes 17 du premier sous-ensemble de tubes 191, vers la première portion de la chambre primaire 211 du bloc collecteur 13, puis est évacué de l’échangeur de chaleur 11 par la conduite d’évacuation 37. L’agencement relatif de l’organe de régulation 43 et des différents passages 41 du dispositif de raccordement 39 seront détaillés ci-après selon les différents modes de réalisation.
Lorsque l’échangeur de chaleur 11 adopte une « circulation en doubles nappes », en opposition à la « circulation en simple nappe » précédemment exposée, le fluide réfrigérant FR circule dans la première rangée 19 et dans la deuxième rangée 25 de tubes 17, tel qu’illustré dans la figure 4. Une telle circulation est adoptée lorsque l’échangeur de chaleur 11 est utilisé comme évaporateur seul, par exemple lorsqu’un refroidissement important du flux d’air externe est requis.
Le fluide réfrigérant FR entre dans l’échangeur de chaleur 11 au niveau de la conduite d’alimentation 35 qui le distribue dans la deuxième portion de la chambre primaire 212 où il va se répandre dans les différents tubes 17 du deuxième sous-ensemble de tubes de la première rangée 192. Le fluide réfrigérant FR est ensuite déversé dans la deuxième portion de la première chambre 232. Du fait de l’agencement de l’organe de régulation 43, le fluide réfrigérant FR est dirigé vers la deuxième portion de la deuxième chambre 292 du bloc de renvoi 15, où il remonte le long de la deuxième série de tubes 252 de la deuxième rangée 25 qui débouchent dans la chambre secondaire 27 du bloc collecteur 13. Le fluide réfrigérant FR se répand dans la chambre secondaire 27 puis se déverse dans la première série de tubes 251 de la deuxième rangée 25, jusque dans la première portion de la deuxième chambre 291 du bloc de renvoi 15. Là le fluide réfrigérant FR passe par le dispositif de raccordement 39 et est renvoyé vers la première chambre 23, plus spécifiquement dans la première portion de la première chambre 231. Enfin le fluide réfrigérant FR remonte le long des tubes 17 du premier sous-ensemble de tubes 191 de la première rangée 19, en direction de la première portion de la chambre primaire 211, où il est évacué hors de l’échangeur de chaleur 11 par la conduite d’évacuation 37.
On va maintenant décrire différents modes de réalisations du dispositif de raccordement 39 qui présente dans chacun de ces modes la forme d’une boîte collectrice intermédiaire 49 ménagée sur le bloc de renvoi 15, cette boîte pouvant être indifféremment cylindrique de section rectangulaire, susceptible de loger un organe de régulation mobile piloté en translation, ou bien cylindrique de section circulaire, susceptible de loger un organe de régulation mobile piloté en rotation. On comprendra que la représentation de l’évaporateur de la figure 2 s’applique aussi bien à l’une ou l’autre de ces formes de dispositif de raccordement, la forme des chambres du bloc de renvoi pouvant être modifiée pour permettre la coopération avec le dispositif de raccordement.
Tel que cela est illustré sur la figure 5 par exemple, la boîte collectrice intermédiaire 49 présente une structure cylindrique qui s’étend selon une droite d’extension 490 sensiblement parallèle à la direction longitudinale Ox et qui délimite une chambre intermédiaire 51 de circulation du fluide réfrigérant FR configurée pour recevoir l’organe de régulation mobile 43. La boîte collectrice intermédiaire 49 assure la communication fluidique entre la première chambre 23 et la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15 grâce à une pluralité de passages 41 ménagés dans chaque portion de chacune des chambres du bloc de renvoi 15.
Les passages 41 consistent en une combinaison d’ouvertures 53 disposées en regard l’une de l’autre, l’une des ouvertures 53 étant ménagée dans un pan latéral 55 de la boîte collectrice intermédiaire 49 et l’autre étant ménagée dans une paroi latérale 57 de la première chambre 23 ou de la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15. Autrement dit, pour chaque passage 41, chaque ouverture 53 de la boîte collectrice intermédiaire 49 s’étend, au moins en partie, en regard de l’une des ouvertures 53 du bloc de renvoi 15 afin de former un passage 41 traversant qui relie la chambre intermédiaire 51 à la première chambre 23 ou à la deuxième chambre 29.
Dans l’exemple illustré dans la figure 5, la première chambre 23 et la deuxième chambre 29 comprennent chacune deux ouvertures 53 consistant chacune en un sillon 59 sensiblement parallélépipédique et parallèle à la direction longitudinal Ox.
La boîte collectrice intermédiaire 49 comprend une pluralité d’ouvertures 53, ici au nombre de deux, l’une étant disposée en regard d’une portion de sillons 59 correspondant à la première chambre 23 et l’autre étant disposée en regard d’une portion de sillons 59 correspondant à la deuxième chambre 29. De la sorte, chaque ouverture 53 de la boîte collectrice intermédiaire 49 est reliée à une portion distincte de la première chambre 23 ou de la deuxième chambre 29 et l’ensemble desdites portions communique avec la chambre intermédiaire 51.
La forme des ouvertures 53 de la boîte collectrice intermédiaire 49 pourra néanmoins varier selon le mode de réalisation adopté, la représentation faite du bloc de renvoi 15 et de la boîte collectrice intermédiaire 49 n’ayant ici pas un caractère limitatif.
Dans l’exemple illustré, les cloisons intermédiaires 47 divisant la première chambre 23 et la deuxième chambre 29 sont comprises dans un plan médian 290 qui traverse le bloc de renvoi 15 en son milieu. Ainsi, la première portion de la première chambre 231 et la deuxième portion de la première chambre 232 présentent des dimensions et volumes sensiblement égaux. Il en va de même pour la première portion de la deuxième chambre 291 et la deuxième portion de la deuxième chambre 292. Particulièrement, l’ensemble des portions de la première chambre 23 et de la deuxième chambre 29 présentent des dimensions et volumes sensiblement égaux.
Les figures 5 à 8 sont des représentations schématiques de l’échangeur de chaleur 11 lorsqu’il est réalisé selon un premier mode de réalisation. Dans ce premier mode de réalisation, la boîte collectrice intermédiaire 49 présente une structure parallélépipédique et comprend seulement deux ouvertures 53, lesdites ouvertures 53 s’étendant le long d’une direction transversale Oz, sensiblement perpendiculaire à la droite d’extension 490 de la boîte collectrice intermédiaire 49.
Les figures 5 et 6 représentent l’agencement relatif de l’organe de régulation 43 et des ouvertures 53 de la boîte collectrice intermédiaire 49 définissant les différents passages 41 de l’échangeur de chaleur 11, afin de mettre en œuvre une « circulation en simple nappe » au sein de l’échangeur de chaleur 11, la figure 5 étant une représentation schématique éclatée de l’échangeur de chaleur 11 et la figure 6 étant une vue de dessus de la boîte collectrice intermédiaire 49 logeant l’organe de régulation 43.
Dans le premier mode de réalisation, l’organe de régulation 43 est un bloc obstruant, plein, adoptant une forme en « L inversé ». L’organe de régulation 43 comprend une base 65, qui s’étend perpendiculairement à la droite d’extension 490 de la boîte collectrice intermédiaire 49, sur toute la dimension transversale de la boîte collectrice intermédiaire, et un bras 67 qui s’étend parallèlement à cette même droite d’extension 490 et qui présente une dimension transversale inférieure à celle de la base 65. Plus particulièrement, l’organe de régulation 43 est caractérisé par des dimensions particulières, référencées sur la figure 6, en étant défini par une largeur de l’organe 435, mesurée entre deux flancs latéraux 69 opposés, et une hauteur de l’organe 436, mesurée entre un flanc supérieur 71 et un flanc inférieur 73. La hauteur de l’organe 436 et la largeur de l’organe 435 de régulation sont définies afin d’optimiser le jeu existant entre l’organe de régulation 43 et une surface interne 75 de la boîte collectrice intermédiaire 49 de manière à permettre le déplacement de l’organe de régulation 43 dans la chambre intermédiaire 51 tout en limitant la circulation du fluide réfrigérant FR entre l’organe de régulation 43 et la surface interne 75 des pans latéraux 55 de la boîte collectrice intermédiaire 49. Conformément à ce qui a été dit, la largeur de l’organe au niveau de la base est supérieure à la largeur de l’organe au niveau du bras.
Également, l’organe de régulation 43 est caractérisé par une longueur de l’organe 437, mesurée le long de la direction longitudinale Ox entre deux flancs latéraux 69 de l’organe de régulation 43, la longueur de l’organe 437 étant strictement inférieure à la distance 77 séparant deux passages 41 reliés à une même chambre, par exemple à la première chambre 23.
L’organe de régulation 43 peut être configuré pour coopérer avec au moins un rail 79 de guidage de l’organe de régulation 43 qui émerge de la surface interne 75 du dispositif de raccordement 39 et qui est configuré pour guider le déplacement de l’organe de régulation 43 dans la boîte collectrice intermédiaire 49 par contact avec le flanc inférieur 73 de l’organe de régulation 43. Le rail 79 émerge ainsi de la surface interne 75 d’un pan inférieur 81 de la boîte collectrice intermédiaire 49 et s’étend en direction d’un pan supérieur 83. Dans l’exemple de réalisation illustré, la boîte collectrice intermédiaire 49 comprend un unique rail 79 qui s’étend entre une première terminaison longitudinale 951 et une deuxième terminaison longitudinale 952 de la boîte collectrice intermédiaire 49, le rail 79 s’étendant selon une direction définie par un plan d’extension 790 sensiblement parallèle à au moins l’un des plans longitudinaux de la première rangée 19 ou de la deuxième rangée 25 de tubes 17. Alternativement, le dispositif de raccordement 39, c’est à dire la boîte collectrice intermédiaire 49, peut être configuré pour que le rail 79 émerge de l’un de ses pans latéraux 55 ou de son pan supérieur 83. Additionnellement, la boîte collectrice intermédiaire 49 peut comprendre une pluralité de rails.
Tel que référencé sur la figure 6, la combinaison de l’un des sillons 59 de la première chambre 23 ou de la deuxième chambre 29 avec les ouvertures 53 de la boîte collectrice intermédiaire 49 définissent un premier passage d’entrée 85, un premier passage de sortie 87, un deuxième passage d’entrée 89 et un deuxième passage de sortie 91 du fluide réfrigérant FR dans la chambre intermédiaire 51 de la boîte collectrice intermédiaire 49. Le premier passage d’entrée 85 relie la deuxième portion de la première chambre 232 à la chambre intermédiaire 51 et est configuré pour amener le fluide réfrigérant FR dans la chambre intermédiaire 51, tandis que le premier passage de sortie 87, transversalement opposé au premier passage d’entrée 85, relie la chambre intermédiaire 51 à la deuxième portion de la deuxième chambre 292 et est configuré pour évacuer le fluide réfrigérant FR de ladite chambre intermédiaire 51.
De façon similaire, le deuxième passage d’entrée 89 relie la première portion de la deuxième chambre 291 à la chambre intermédiaire 51 et est configuré pour ramener le fluide réfrigérant FR dans la chambre intermédiaire 51 après qu’il ait circulé dans la deuxième rangée de tubes de l’échangeur de chaleur 11, et le deuxième passage de sortie 91 relie la chambre intermédiaire 51 à la première portion de la première chambre 231 et évacue le fluide réfrigérant FR de la chambre intermédiaire 51. Notamment, dans l’exemple illustré, le deuxième passage d’entrée 89 et le deuxième passage de sortie 91 sont respectivement longitudinalement opposés au premier passage de sortie 87 et au premier passage d’entrée 85 du fluide réfrigérant FR dans la boîte collectrice intermédiaire 49.
Dans le premier mode de réalisation, l’échangeur de chaleur 11 comprend un moyen de pilotage 45 qui est configuré pour assurer le déplacement de l’organe de régulation 43 dans la chambre intermédiaire 51. Le moyen de pilotage 45 comprend, dans l’exemple illustré, l’actionneur 93 qui traverse l’une des terminaisons longitudinales 95 de la boîte collectrice intermédiaire 49 et est connecté à l’un des flancs latéraux 69 de l’organe de régulation 43. Particulièrement, l’organe de régulation 43 est déplacé selon un mouvement en translation le long d’un axe longitudinal 500 du dispositif de raccordement 39, ici confondu avec la droite d’extension 490 de la boîte collectrice intermédiaire 49.
Lorsque l’échangeur de chaleur 11 doit adopter une « circulation en simple nappe », le moyen de pilotage 45 déplace l’organe de régulation 43 vers une position dite « d’obstruction », illustrée sur les figures 5 et 6. Le bras 67 de l’organe de régulation 43 est alors placée en regard du premier passage de sortie 87 de la chambre intermédiaire 51 de manière à le recouvrir et à obstruer le passage du fluide réfrigérant FR vers la deuxième chambre 29. La base 65 de l’organe de régulation 43 s’étend contre la terminaison longitudinale 95 de la boîte collectrice intermédiaire 49 qui est traversée par l’actionneur 93 du moyen de pilotage 45.
Dans cette position d’obstruction de l’organe de régulation, lorsque le fluide réfrigérant FR est amené dans l’échangeur de chaleur 11 par la conduite d’alimentation 35, celui-ci circule successivement dans la deuxième portion de la chambre primaire 212, dans le deuxième sous-ensemble de tubes 192 de la première rangée 19 puis dans la deuxième portion de la première chambre 232 du bloc de renvoi 15 avant de passer à travers le premier passage d’entrée 85 pour pénétrer dans la chambre intermédiaire 51 de la boîte collectrice intermédiaire 49. Du fait de l’agencement de l’organe de régulation 43 et le débit du fluide réfrigérant FR, le fluide réfrigérant FR est alors naturellement dirigé vers le deuxième passage de sortie 91, longitudinalement opposé au premier passage d’entrée 85. Le fluide réfrigérant FR traverse ledit deuxième passage de sortie 91 et se répand successivement dans la première portion de la première chambre 231 du bloc de renvoi 15, dans le premier sous-ensemble de tubes 191 de la première rangée 19 puis dans la première portion de la chambre primaire 211 du bloc collecteur 13 avant d’être évacué de l’échangeur de chaleur 11 par la conduite d’évacuation 37.
Les figures 7 et 8 représentent l’agencement relatif de l’organe de régulation 43 et des ouvertures 53 de la boîte collectrice intermédiaire 49, lorsque l’échangeur de chaleur 11 met en œuvre une « circulation en doubles nappes » au sein de l’échangeur de chaleur 11, la figure 7 étant une représentation schématique éclatée de l’échangeur de chaleur 11 et la figure 8 étant une vue de dessus de la boîte collectrice intermédiaire 49.
Lorsque l’organe de régulation 43 est disposé dans la boîte collectrice intermédiaire 49 de façon à imposer une « circulation en doubles nappes », l’organe de régulation 43 est déplacé vers une position dite « de dégagement » qui découvre le premier passage de sortie 87. La base 65 de l’organe de régulation 43 est alors longitudinalement interposée d’une part entre le premier passage d’entrée 85 et le deuxième passage de sortie 91 et d’autre part entre le premier passage de sortie 87 et le deuxième passage d’entrée 89.
Ainsi, similairement à la « circulation en simple nappe », le fluide réfrigérant FR est, dans un premier temps, amené dans l’échangeur de chaleur 11 par la conduite d’alimentation 35 et circule successivement dans la deuxième portion de la chambre primaire 212, dans le deuxième sous-ensemble de tubes 192 de la première rangée 19 puis dans la deuxième portion de la première chambre 232 du bloc de renvoi 15 avant de passer à travers le premier passage d’entrée 85 pour pénétrer dans la chambre intermédiaire 51.
Puis, du fait de l’agencement de l’organe de régulation 43 en position de « dégagement », le fluide réfrigérant FR prend une autre direction que celle qui a été décrite pour la « circulation en simple nappe ». Plus particulièrement, le fluide réfrigérant FR est à ce stade naturellement dirigé vers le premier passage de sortie 87, transversalement opposé au premier passage d’entrée 85 du fait du blocage de la circulation entre le premier passage d’entrée 85 et le deuxième passage de sortie 91.
Le fluide réfrigérant FR traverse ledit premier passage de sortie 87 et débouche dans la deuxième portion de la deuxième chambre 292 du bloc de renvoi 15. Le fluide réfrigérant FR se répand ensuite successivement dans la deuxième série de tubes 252 de la deuxième rangée 25, puis dans la chambre secondaire 27 du bloc collecteur 13 avant de s’écouler dans la première série de tubes 251 de la deuxième rangée 25 pour redescendre vers la première portion de la deuxième chambre 291 du bloc de renvoi 15. Le fluide réfrigérant FR traverse alors le deuxième passage d’entrée 89, circule dans la chambre intermédiaire 51 en direction du deuxième passage de sortie 91, puis similairement à la « circulation en simple nappe », remonte le long du premier sous-ensemble de tubes 191 de la première rangée 19 en direction de la première portion de la chambre primaire 211 du bloc collecteur 13, avant d’être évacué de l’échangeur de chaleur 11 par la conduite d’évacuation 37.
Il est à noter que, pour l’ensemble des modes de réalisation de la présente invention, les cheminements du fluide réfrigérant FR tel que précédemment détaillé pour la « circulation en simple nappe » et la « circulation en doubles nappes » seront identiques à la circulation telle que détaillée pour le premier mode de réalisation, seul le cheminement du fluide réfrigérant FR dans le dispositif de raccordement 39 et autour de l’organe de régulation 43 étant impacté.
Les figures 10 à 13 illustrent d’autres modes de réalisation, dans lesquels le dispositif de raccordement 39 est une boîte collectrice intermédiaire 49 similaire à celle illustrée sur la figure 2, à savoir une boîte collectrice de section circulaire.
Dans ce contexte, il convient de se reporter à l’exemple illustré dans la figure 9, qui vise à détailler un exemple de réalisation du bloc de renvoi pour coopérer efficacement avec la boîte collectrice intermédiaire. Dans cette figure 9, l’organe de régulation a été retiré du volume intérieur de boîte collectrice intermédiaire pour faciliter la compréhension. La première chambre 23 et la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15 comprennent chacune une cloison intermédiaire 47, qui conformément à ce qui a été décrit précédemment, s’étend selon un plan sensiblement orthogonal à la direction longitudinale Ox dans la première chambre 21 et dans la deuxième chambre de manière à chacune les diviser en deux portions distinctes. La première chambre 23 et la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15 comprennent par ailleurs chacune deux ouvertures 53 consistant chacune en un sillon 59 sensiblement parallélépipédique et parallèle à la direction longitudinale Ox. Chaque sillon 59 est formé dans une paroi latérale intermédiaire 61 du bloc de renvoi 15 participant à délimiter une zone de réception de la boîte collectrice intermédiaire. Dans l’exemple illustré, la paroi latérale intermédiaire 61 participe à former un tunnel de dimension et de forme complémentaires à celles de la boîte collectrice intermédiaire.
La boîte collectrice intermédiaire 49 comprend quatre ouvertures 53 sensiblement parallélépipédiques dont un côté le plus long est sensiblement parallèle à la direction longitudinale Ox. Chacune de ces ouvertures 53 est particulièrement disposée en regard de l’un des sillons 59 de la première chambre 23 ou de la deuxième chambre 29 afin que quatre passages 41 soient formés, respectivement constitué par la superposition d’une ouverture 53 de la boîte collectrice intermédiaire 49 et d’un sillon 59 du bloc de renvoi.
Les figures 10 et 11 illustrent un deuxième mode de réalisation et les figures 12 et 13 illustrent un troisième mode de réalisation qui se distinguent l’un de l’autre par le mouvement de l’organe de régulation pour passer d’une position à l’autre.
Les figures 10 et 11 illustrent un deuxième mode de réalisation dans lequel l’organe de régulation est mobile en translation, conformément au premier mode de réalisation. Plus particulièrement, la figure 10 représente schématiquement l’agencement de l’organe de régulation 43 dans la boîte collectrice intermédiaire 49 lorsqu’il est ménagé en position « d’obstruction » afin de mettre en œuvre une « circulation en simple nappe », tandis que la figure 11 représente l’organe de régulation 43 lorsqu’il est ménagé en position « de dégagement » afin de mettre en œuvre une « circulation en doubles nappes ».
Comme précédemment exposé, on observe dans la figure 10 que les parois latérales intermédiaires 61 de la première chambre 23 et la deuxième chambre 29 comprennent les sillons 59. Les sillons 59 s’étendent parallèlement à la droite d’extension 490 de la boîte collectrice intermédiaire 49 et définissent, avec les différentes ouvertures 53 de l’organe de régulation 43, les passages 41 reliant la chambre intermédiaire 51 à la première chambre 23 ou à la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15. Alternativement, la première chambre 23 et la deuxième chambre 29 du bloc collecteur 13 peuvent comprendre une pluralité de sillons 59, chacun séparés par un segment de la paroi latérale intermédiaire 61 du bloc de renvoi 15.
Comme exposé dans le premier mode de réalisation, l’échangeur comprend quatre passages 41, résultant de la combinaison entre l’un des sillons 59 du bloc de renvoi 15 et l’une des ouvertures 53 de la boîte collectrice intermédiaire 49. Dans l’exemple de réalisation représenté, la boîte collectrice intermédiaire 49 comprend quatre ouvertures 53 qui définissent le premier passage d’entrée 85, le premier passage de sortie 87, le deuxième passage d’entrée 89 et le deuxième passage de sortie 91, dont l’agencement relatif demeure inchangé par rapport au premier mode de réalisation.
Selon le deuxième mode de réalisation, l’organe de régulation 43 consiste en un conduit, évidé, de forme cylindrique. L’organe de régulation 43 et la chambre collectrice intermédiaire, présentent des sections de forme similaires, non illustrées, par exemple circulaires, et sont centrés sur l’axe longitudinal 500 du dispositif de raccordement 39.
L’organe de régulation 43 comprend un flanc latéral 69 qui est perforé d’une pluralité d’orifices 97 aptes à être positionnés en regard d’au moins l’un des quatre passages 41 précités. Dans l’exemple illustré, l’organe de régulation 43 comprend un premier orifice 971 et un troisième orifice 973 respectivement aptes à être ménagés en regard du premier passage d’entrée 85 et du deuxième passage de sortie 91 qui relient la première chambre 23 à la chambre intermédiaire 51. L’organe de régulation 43 comprend également un deuxième orifice 972 apte à être ménagé en regard de l’un des passages 41 relié à la deuxième chambre 29, ici le deuxième passage d’entrée 89. Particulièrement, le premier orifice 971 et le deuxième orifice 972 sont ménagés dans l’organe de régulation 43 de manière à présenter un décalage longitudinal 975.
Comme pour le premier mode de réalisation, l’organe de régulation 43 est configuré pour être déplacé par le moyen de pilotage 45 selon un mouvement de translation le long de l’axe longitudinal 500. A cette fin, l’organe de régulation 43 est caractérisé par la longueur de l’organe 437, mesurée le long de la direction longitudinale Ox entre une première extrémité longitudinale 99 et une deuxième extrémité longitudinale 101, la longueur de l’organe 437 étant strictement inférieure à une longueur de la boîte collectrice intermédiaire 495, mesurée entre les terminaisons longitudinales 95 de ladite boîte collectrice intermédiaire 49.
Lorsque l’échangeur de chaleur 11 met en œuvre une « circulation en simple nappe » et que l’organe de régulation 43 est déplacé dans la position « d’obstruction », la deuxième extrémité longitudinale 101 de l’organe de régulation 43 est disposée en regard de la deuxième terminaison longitudinale 952 de la boîte collectrice intermédiaire 49. Le premier orifice 971 et le troisième orifice 973 sont respectivement placés en regard du premier passage d’entrée 85 et du deuxième passage de sortie 91 tandis que le flanc latéral 69 de l’organe de régulation 43 recouvre les passages 41 reliés à la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15, c’est-à-dire le premier passage de sortie 87 et le deuxième passage d’entrée 89.
La « circulation en simple nappe » du fluide réfrigérant FR entre la conduite d’alimentation 35 et la deuxième portion de la première chambre 232 du bloc de renvoi 15, représentée en lignes pointillées dans la figure 10, est identique à celle précédemment exposée dans le premier mode de réalisation. Lorsque le fluide réfrigérant FR atteint ladite deuxième portion de la première chambre 232, il circule à travers le premier passage d’entrée 85, vers la chambre intermédiaire 51 de la boîte collectrice intermédiaire 49.
Contrairement au premier mode de réalisation, où l’organe de régulation n’avait qu’une fonction d’obstruction, l’organe de régulation dans le deuxième mode de réalisation est creux et participe à guider le fluide réfrigérant, de sorte que le fluide réfrigérant FR circule dans une chambre interne 103, délimitée par le flanc latéral 69, la première extrémité longitudinale 99 et la deuxième extrémité longitudinale 101 de l’organe de régulation 43, au lieu de circuler directement dans la chambre intermédiaire 51. Du fait de l’obstruction du premier passage de sortie 87, transversalement opposé au premier passage d’entrée 85, le fluide réfrigérant FR est naturellement dirigé vers le deuxième passage de sortie 91, longitudinalement opposé au premier passage d’entrée 85. Le fluide réfrigérant FR est alors évacué vers la première portion de la première chambre 231 du bloc de renvoi 15, et, comme précédemment exposé, se répand successivement dans le premier sous-ensemble de tubes 191 de la première rangée 19, dans la première portion de la chambre primaire 211 et dans la conduite d’évacuation 37.
Lorsque l’échangeur de chaleur 11 met en œuvre une « circulation en doubles nappes », tel que représenté dans la figure 11, et que l’organe de régulation 43 est déplacé dans la position « de dégagement », la première extrémité longitudinale 99 de l’organe de régulation 43 est déplacée vers la première terminaison longitudinale 951 de la boîte collectrice intermédiaire 49. L’organe de régulation 43 est alors disposé de sorte que le premier orifice 971 de l’organe de régulation 43 est en regard du pan latéral 55 de la boîte collectrice intermédiaire 49 et la deuxième extrémité longitudinale 101 de l’organe de régulation 43 est longitudinalement interposée entre le premier passage d’entrée 85 et le deuxième passage de sortie 91, reliés à la première chambre 23 du bloc de renvoi 15.
Du fait de cet agencement le premier passage d’entrée 85 et le premier passage de sortie 87 sont dégagés de manière à permettre la circulation du fluide réfrigérant FR depuis la deuxième portion de la première chambre 232, fluidiquement raccordé au deuxième sous-ensemble de tubes de la première rangée de tubes, vers la deuxième portion de la deuxième chambre 292, fluidiquement raccordé à la deuxième série de tubes de la deuxième rangée de tubes, en passant par la chambre intermédiaire 51. Le fluide réfrigérant FR est ainsi envoyé vers la deuxième rangée de tubes sans circuler dans la chambre interne 103 de l’organe de régulation 43 puis il circule dans ladite deuxième rangée selon un cheminement similaire à celui exposé pour le premier mode de réalisation, schématiquement représenté par des flèches en pointillés, avant d’être renvoyé vers la première portion de la deuxième chambre 291 du bloc de renvoi 15.
L’organe de régulation 43 étant en position de « dégagement », le deuxième orifice 972 de l’organe de régulation 43 est ménagé en regard du deuxième passage d’entrée 89, tandis que le troisième orifice 973 est placé en regard du deuxième passage de sortie 91. Ainsi, une fois le fluide réfrigérant FR dans la première portion de la deuxième chambre 291 du bloc de renvoi 15, celui-ci traverse transversalement la chambre interne 103 de l’organe de régulation 43, qui est étendu dans la chambre intermédiaire 51 de la boîte collectrice intermédiaire 49, depuis le deuxième orifice 972 vers le troisième orifice 973, en direction de la première portion de la première chambre 231.
Il est à noter que le deuxième passage de sortie 91 et le troisième orifice 973 permettent le passage du fluide réfrigérant FR indépendamment de la position adoptée par l’organe de régulation 43. A cet effet, le deuxième passage de sortie 91 et le troisième orifice 973 sont tous deux caractérisés par des dimensions supérieures aux autre passages 41 et orifices 97 respectivement.
Les figures 12 et 13 illustrent un troisième mode de réalisation dans lequel l’organe de régulation est mobile cette fois en rotation. Comme précédemment, le dispositif de raccordement 39 est une boîte collectrice intermédiaire 49 cylindrique présentant une section circulaire, centrée sur l’axe longitudinal 500 du dispositif de raccordement 39. La boîte collectrice intermédiaire 49 comprend quatre ouvertures 53, définissant, avec les sillons 59 des première chambre 23 et deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15, les différents passages 41 du fluide réfrigérant FR tel qu’exposé ci-dessus.
Le troisième mode de réalisation se distingue ainsi des deux précédents en ce que la boîte collectrice intermédiaire 49 comprend une paroi intermédiaire 107 qui s’étend selon un plan transversal 600, orthogonal à l’axe longitudinal 500 du dispositif de raccordement 39. La paroi intermédiaire 107 est ménagée entre deux passages 41 longitudinalement opposés, reliés à une même chambre, par exemple le premier passage d’entrée 85 et le deuxième passage de sortie 91. La paroi intermédiaire 107 divise ainsi la chambre intermédiaire 51 en une première demi-chambre 109, sur laquelle débouche le premier passage d’entrée 85, et une deuxième demi-chambre 111, sur laquelle débouche le deuxième passage de sortie 91.
La paroi intermédiaire 107 comprend un organe de connexion fluidique 113, reliant la première demi-chambre 109 à la demi-chambre. Dans l’exemple de réalisation illustré, la paroi intermédiaire 107 est sensiblement circulaire et l’organe de connexion fluidique 113 consiste en une découpe d’un secteur angulaire de ladite paroi.
L’organe de régulation 43 est un demi-cylindre s’étendant dans la deuxième demi-chambre 111 et comprenant deux extrémités longitudinales ainsi qu’un flanc latéral 69 qui épouse la surface interne 75 de la boîte collectrice intermédiaire 49. La première extrémité longitudinale 99 de l’organe de régulation 43 s’étend en regard de la paroi intermédiaire 107 et est apte à recouvrir l’organe de connexion fluidique 113, tandis que le flanc latéral 69 de l’organe de régulation 43 est apte à être déplacé de manière à recouvrir l’un des passages 41 relié à la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi, ici le premier passage de sortie 87.
L’organe de régulation peut être sans sortir du contexte de l’invention plein ou évidé, dès lors qu’il comporte bien au moins une extrémité longitudinale en bout du flanc latéral 69 agencée de manière à recouvrir l’organe de connexion fluidique 113 le cas échéant.
Dans le troisième mode de réalisation, l’organe de régulation 43 est particulièrement adapté pour réaliser le recouvrement du premier passage de sortie 87 ou de l’organe de connexion fluidique 113. L’organe de régulation 43 est ainsi déplacé selon un mouvement de rotation autour de l’axe longitudinal 500 du dispositif de raccordement 39 afin d’être disposé dans une position « d’obstruction » du premier passage de sortie 87 lorsque l’échangeur de chaleur 11 doit mettre en œuvre une « circulation en nappe simple », ou dans une position « de dégagement » du premier passage de sortie 87, et donc d’obstruction de l’organe de connexion fluidique 113, lorsque l’échangeur de chaleur 11 doit mettre en œuvre une « circulation en doubles nappes ».
La figure 12 illustre l’agencement de l’organe de régulation 43 dans la boîte collectrice intermédiaire 49 lorsque l’échangeur de chaleur 11 met en œuvre une « circulation en simple nappe », avec l’organe de régulation dans une position « d’obstruction ». L’organe de régulation 43 est pivoté de sorte que son flanc latéral 69 recouvre le premier passage de sortie 87, obstruant ainsi la circulation vers la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi, non représenté. Dans cette même position « d’obstruction », l’organe de connexion fluidique 113, assurant la communication entre la première demi-chambre 109 et la deuxième demi-chambre 111, est dégagé. Le fluide réfrigérant FR amené dans la deuxième portion de la première chambre 232 entre ainsi dans la deuxième demi-chambre 111 de la boîte collectrice intermédiaire 49 et, du fait de la disposition de l’organe de régulation 43, est dirigé vers la paroi intermédiaire 107. Le fluide réfrigérant FR passe à travers l’organe de connexion fluidique 113 et se répand dans la première demi-chambre 109 de la chambre intermédiaire 51. Il circule ensuite à travers le deuxième passage de sortie 91, vers la première portion de la première chambre 231, en vue d’être évacué de l’échangeur de chaleur 11.
La figure 13 illustre, quant à elle, l’agencement de l’organe de régulation 43 dans la boîte collectrice intermédiaire 49 lorsque l’échangeur de chaleur 11 met en œuvre une « circulation en doubles nappes », avec l’organe de régulation dans une position « de dégagement ». L’organe de régulation 43 est pivoté vers la position de « dégagement » afin de découvrir le premier passage de sortie 87. Dans cette position « de dégagement », la première extrémité longitudinale 99 recouvre l’organe de connexion fluidique 113, obstruant la communication directe entre la première demi-chambre 109 et la deuxième demi-chambre 111. Le fluide réfrigérant FR, lorsqu’il circule depuis la deuxième portion de la première chambre 232 vers la chambre intermédiaire 51, est alors dirigé vers le premier passage de sortie 87, en direction de la deuxième portion de la deuxième chambre 292 et de la deuxième rangée 25 de tubes 17 de l’échangeur de chaleur 11. Comme précédemment exposé, le fluide réfrigérant FR circule alors dans la chambre secondaire 27 du bloc collecteur 13 puis est ramené vers la première portion de la deuxième chambre 291 au moyen de la première série de tubes 251 de la deuxième rangée 25. Le fluide réfrigérant FR est amené dans la première demi-chambre 109 de la boîte collectrice intermédiaire 49 par le deuxième passage d’entrée 89 puis est évacué vers la première portion de la première chambre 231 en passant à travers le deuxième passage de sortie 91.
Les modes de réalisations présentés jusqu’ici ont montré un organe de régulation 43 positionné pour obstruer le premier passage de sortie 87. Cet organe de régulation 43 peut, alternativement, être positionné de façon symétrique pour obstruer le deuxième passage d’entrée 89. En effet l’obturation d’un seul passage, parmi le premier passage de sortie 87 et le deuxième passage d’entrée 89, est nécessaire pour passer d’un mode « une nappe » à un mode « deux nappes ». A titre d’exemple, dans le premier mode de réalisation, comprenant un organe de régulation 43 en « L inversé », l’organe de régulation peut présenter une structure symétrique par rapport à un plan médian comprenant au moins l’une des cloisons intermédiaires du bloc de renvoi et l’organe de régulation peut réaliser l’obstruction ou le dégagement du deuxième passage d’entrée 89. L’organe de régulation peut alors être disposé de sorte que sa base soit en regard de la première terminaison longitudinale de la boîte collectrice intermédiaire tandis que son bras obstrue le deuxième passage d’entrée 89.
Les figures 14 à 16 illustrent un quatrième mode de réalisation de la présente invention qui se distingue notamment de ce qui précède en l’absence de boîte collectrice intermédiaire. Dans le quatrième mode de réalisation, le dispositif de raccordement 39 reliant la première chambre 23 et la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15 comprend une pluralité de tubulures. Une première tubulure 115 est reliée à la deuxième portion de la première chambre 232 tandis qu’une deuxième tubulure 117 est reliée à la deuxième portion de la deuxième chambre 292. Une troisième tubulure 119 est configurée pour relier la première portion de la deuxième chambre 291 à la première portion de la première chambre 231.
L’organe de régulation 43 consiste, dans l’exemple de réalisation illustré, en une vanne trois voies 121 sur laquelle sont connectées la première tubulure 115, la deuxième tubulure 117 et une tubulure intermédiaire 125 qui relie la vanne trois voies 121 à un point de la troisième tubulure 119. Notamment, dans l’exemple illustré, la vanne trois voies 121 est une vanne à boisseau sphérique, le boisseau 127, mobile étant configuré pour obstruer la circulation du fluide réfrigérant FR vers l’un des passages 41 défini par la première tubulure 115 ou la deuxième tubulure 117. La troisième tubulure 119 définit également un passage 41 du fluide réfrigérant FR, lequel ne peut être directement obturé par le boisseau 127 de la vanne trois voies 121.
La première tubulure 115 et la deuxième tubulure 117 comprennent chacune une fraction proximale 129, traversant l’une des paroi inférieure 131 ou paroi latérale 57 de la première chambre 23 ou de la deuxième chambre 29 du bloc de renvoi 15 de manière à former les passages 41 reliant la première chambre 23 ou la deuxième chambre 29 à un volume intermédiaire 133 délimité par la pluralité de tubulures du dispositif de raccordement 39. Des fractions distales 135 de la première tubulure 115 et de la deuxième tubulure 117 sont raccordées à la vanne trois voies 121.
La troisième tubulure 119 comprend une première fraction proximale 129, qui traverse la paroi inférieure du bloc collecteur 13 et débouche dans la première portion de la deuxième chambre 291, et une deuxième fraction proximale 129, qui débouche dans la première portion de la première chambre 231.
Dans le quatrième mode de réalisation, l’organe de régulation 43, c’est-à-dire la vanne trois voies 121, peut être pivotée, suite à une instruction de commande reçue du moyen de pilotage 45, dans une « première position », telle que représentée dans la figure 15, de sorte que l’échangeur de chaleur 11 met en œuvre une « circulation en simple nappe », ou, la vanne trois voies 121 peut être pivotée vers une « deuxième position », telle que représentée dans la figure 16, de sorte que l’échangeur de chaleur 11 met en œuvre une « circulation en doubles nappes ».
Lorsque l’échangeur met en œuvre une « circulation en simple nappe » telle qu’on peut l’observer dans la figure 15, la vanne trois voies 121 est pivotée de manière à obturer le passage 41 défini par la deuxième tubulure 117, laquelle est reliée à la portion de la deuxième chambre 29. La vanne trois voies 121 raccorde alors la première tubulure 115 à la tubulure intermédiaire 125, permettant la circulation du fluide réfrigérant FR depuis la deuxième portion de la première chambre 232 vers la première portion de la première chambre 231 en passant successivement par la première tubulure 115, la vanne trois voies 121, la tubulure intermédiaire 125 puis une portion terminale de la troisième tubulure 119, avant de se répandre dans la première portion de la première chambre 231.
Lorsque l’échangeur met en œuvre une « circulation en doubles nappes » telle qu’on peut l’observer dans la figure 16, la vanne trois voies 121 est pivotée de manière à obstruer le passage 41 défini par la tubulure intermédiaire 125. La vanne trois voies 121 raccorde alors la première tubulure 115 à la deuxième tubulure 117, permettant la circulation du fluide réfrigérant FR depuis la deuxième portion de la première chambre 232 vers la deuxième portion de la deuxième chambre 292. Le fluide réfrigérant FR circule alors, tel que précédemment exposé, dans la deuxième série de tubes 252 de la deuxième rangée 25, puis dans la chambre secondaire 27 du bloc collecteur 13 avant de redescendre vers la première portion de la deuxième chambre 291 en passant par la première série de tubes 251 de la deuxième rangée 25. Le fluide réfrigérant FR parcourt ensuite la troisième tubulure 119 puis se déverse dans la première portion de la première chambre 231 en vue de son évacuation hors de l’échangeur de chaleur 11.
On comprend à la lecture de ce qui précède que la présente invention propose un échangeur de chaleur, destiné à être utilisé en tant qu’évaporateur et/ou radiateur, l’échangeur de chaleur étant configuré pour assurer une circulation du fluide réfrigérant FR à travers une ou deux rangées de tubes. L’échangeur de chaleur est équipé, au niveau d’au moins une rangée de tubes, d’un dispositif de chauffage, et l’échangeur de chaleur comprend un bloc de renvoi auquel est raccordé un dispositif de raccordement dans lequel s’étend un organe de régulation mobile configuré pour assurer la permutation entre une « circulation en simple nappe », dans laquelle le fluide réfrigérant FR circule dans une seule rangée de tubes, et une « circulation en doubles nappes », dans laquelle le fluide réfrigérant FR circule dans deux rangées distinctes de tubes. De la sorte, l’échangeur de chaleur peut avantageusement être exploité comme évaporateur seul, à des puissances frigorifiques variables, ou simultanément comme évaporateur et comme radiateur, en fonction de la destination donnée au fluide réfrigérant, ou bien encore être exploité simplement comme radiateur, si aucun fluide réfrigérant ou une portion infime est envoyé dans l’échangeur de chaleur.
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison technique opérant de tels moyens. En particulier, le nombre, les dimensions, la forme et l’agencement des passages et des orifices pourront être modifiés sans nuire à l’invention, dans la mesure où l’échangeur de chaleur, in fine, remplit les mêmes fonctionnalités que celles décrites dans ce document. Il en va de même pour la forme et les dimensions de l’organe de régulation ou encore des différentes chambres du bloc de renvoi, du dispositif de raccordement.

Claims (10)

  1. Echangeur de chaleur (11) destiné à être utilisé comme évaporateur et/ou comme radiateur dans un circuit (1) d’un véhicule destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant (FR), l’échangeur de chaleur (11) comprenant au moins une première rangée (19) de tubes (17) et une deuxième rangée (25) de tubes (17) qui s’étendent entre un bloc collecteur (13), configuré pour assurer l’entrée et la sortie du fluide réfrigérant (FR) dans l’échangeur de chaleur (11), et un bloc de renvoi (15) comprenant une première chambre (23) et une deuxième chambre (29) de circulation du fluide réfrigérant FR, les tubes (17) de la première rangée (19) débouchant dans la première chambre (23) et les tubes (17) de la deuxième rangée (25) débouchant dans la deuxième chambre (29), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif de raccordement (39) reliant respectivement la première chambre (23) et la deuxième chambre (29) du bloc de renvoi (15) par l’intermédiaire d’au moins deux passages (41) et un organe de régulation (43) mobile s’étendant dans le dispositif de raccordement (39), et en ce que l’échangeur de chaleur (11) comprend au moins un moyen de pilotage (45) du déplacement de l’organe de régulation (43) entre une position d’obstruction d’au moins l’un des passages (41) relié à la deuxième chambre (29) et une position de dégagement de ce même passage (41).
  2. Echangeur de chaleur (11) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de raccordement (39) comporte une boîte collectrice intermédiaire (49) délimitant une chambre intermédiaire (51) de circulation du fluide réfrigérant FR dans laquelle s’étend l’organe de régulation (43), l’organe de régulation (43) étant déplacé dans la chambre intermédiaire (51) selon un mouvement de translation le long d’un axe longitudinal (500) du dispositif de raccordement (39).
  3. Echangeur de chaleur (11) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’organe de régulation (43) est un bloc obstruant dont au moins un flanc supérieur (71) est apte à recouvrir l’un des passages (41) reliant la deuxième chambre (29).
  4. Echangeur de chaleur (11) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’organe de régulation (43) est un conduit qui comprend au moins un flanc latéral (69), perforé d’une pluralité d’orifices (97), et deux extrémités longitudinales (99, 101), le flanc latéral (69) de l’organe de régulation (43) étant apte à recouvrir au moins l’un des passages (41) relié à la deuxième chambre (29).
  5. Echangeur de chaleur (11) selon la revendication précédente, dans lequel le flanc latéral (69) comporte un premier orifice (971) et un deuxième orifice (972) respectivement configurés pour être déplacés en regard d’au moins l’un des passages (41) relié à la première chambre (23) et l’un des passages (41) relié à la deuxième chambre (29), le premier orifice (971) et le deuxième orifice (972) présentant un décalage longitudinal (975).
  6. Echangeur de chaleur (11) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif de raccordement (39) comporte une boîte collectrice intermédiaire (49) délimitant une chambre intermédiaire (51) de circulation du fluide réfrigérant FR dans laquelle s’étend l’organe de régulation (43), l’organe de régulation (43) étant déplacé dans la chambre intermédiaire (51) selon un mouvement de rotation autour d’un axe longitudinal (500) du dispositif de raccordement (39).
  7. Echangeur de chaleur (11) selon la revendication précédente, dans lequel la boîte collectrice intermédiaire (49) comprend au moins une paroi intermédiaire (107) qui s’étend entre les passages (41) reliés à la première chambre (23), ladite paroi intermédiaire (107) comprenant un organe de connexion fluidique (113) entre lesdits passages (41) et l’organe de régulation (43) étant configuré pour être déplacé de manière à recouvrir l’organe de connexion fluidique (113) ou au moins l’un des passages (41) relié à la deuxième chambre (29).
  8. Echangeur de chaleur (11) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de raccordement (39) comprend une pluralité de tubulures, au moins l’une des tubulures, appelée première tubulure (115), étant raccordée à la première chambre (23) et au moins l’une des tubulures, appelée deuxième tubulure (117), étant raccordée à la deuxième chambre (29), l’organe de régulation (43) consistant en une vanne trois voies (121) sur laquelle sont raccordées la première tubulure (115) et la deuxième tubulure (117), l’organe de régulation (43) étant configuré pour être déplacé entre une position d’obstruction de la deuxième tubulure (117) et une position de dégagement de ladite deuxième tubulure (117).
  9. Echangeur de chaleur (11) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de raccordement (39) comprend une troisième tubulure (119) qui relie directement la deuxième chambre (29) à la première chambre (23).
  10. Circuit (1) de fluide réfrigérant (FR) destiné à une installation de conditionnement d’air (3) comprenant au moins un compresseur (5), un condenseur (7), un détendeur (9) et un échangeur de chaleur (11) selon l’une quelconque des revendications précédentes, utilisé au moins comme évaporateur.
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