FR3142241A1 - Heat exchanger for motor vehicle - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un échangeur de chaleur (50) pour véhicule automobile, comportant :- une première section d’échange thermique (1) configurée pour permettre un échange thermique entre un fluide réfrigérant et un flux d’air (F),comprenant un premier faisceau de tubes (3) formant un ensemble de canaux de circulation du fluide réfrigérant,- une deuxième section d’échange thermique (2) configurée pour permettre un échange thermique entre un liquide caloporteur et le flux d’air (F),comprenant un deuxième faisceau de tubes (4) formant un ensemble de canaux de circulation de liquide caloporteur,dans lequel les tubes (3) du premier faisceau de tubes ont une forme en U comportant une première branche (5) et une deuxième branche (7) reliées par une base (6),dans lequel la première branche (5) est disposée en amont de la deuxième branche (7) selon un sens d’écoulement du flux d’air (F), etdans lequel le deuxième faisceau de tubes (4) est disposé entre la première branche (5) et la deuxième branche (7) des tubes (3). Figure de l’abrégé : Figure 1The invention relates to a heat exchanger (50) for a motor vehicle, comprising: - a first heat exchange section (1) configured to allow heat exchange between a refrigerant fluid and an air flow (F), comprising a first bundle of tubes (3) forming a set of refrigerant fluid circulation channels, - a second heat exchange section (2) configured to allow heat exchange between a heat transfer liquid and the air flow (F), comprising a second bundle of tubes (4) forming a set of heat transfer liquid circulation channels, in which the tubes (3) of the first bundle of tubes have a U shape comprising a first branch (5) and a second branch (7) connected by a base (6), in which the first branch (5) is arranged upstream of the second branch (7) in a direction of flow of the air flow (F), and in which the second bundle of tubes ( 4) is arranged between the first branch (5) and the second branch (7) of the tubes (3). Abstract Figure: Figure 1
Description
La présente invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleurs, en particulier des échangeurs de chaleur pour véhicule automobile. De tels échangeurs peuvent équiper un système de conditionnement thermique équipant un véhicule automobile. Un tel système de conditionnement thermique permet d’assurer une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, lorsque le véhicule est à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant circulant dans un circuit dans lequel sont disposés plusieurs échangeurs de chaleur. Un compresseur permet de faire passer le fluide réfrigérant à haute pression et de le faire circuler dans le circuit.The present invention relates to the field of heat exchangers, in particular heat exchangers for motor vehicles. Such exchangers can equip a thermal conditioning system fitted to a motor vehicle. Such a thermal conditioning system makes it possible to ensure thermal regulation of various components of the vehicle, such as the passenger compartment or an electrical energy storage battery, when the vehicle is electrically powered. Heat exchanges are managed mainly by the compression and expansion of a refrigerant fluid circulating in a circuit in which several heat exchangers are arranged. A compressor allows the refrigerant fluid to pass at high pressure and circulate it in the circuit.
Le circuit de fluide réfrigérant comporte habituellement un premier échangeur de chaleur assurant la condensation du fluide réfrigérant à haute pression refoulé par le compresseur, ou son refroidissement dans le cas d’un fluide à l’état supercritique. Le fluide réfrigérant circulant dans ce premier échangeur et cède de la chaleur à un flux d’air traversant l’échangeur de chaleur.The refrigerant circuit usually includes a first heat exchanger ensuring the condensation of the high pressure refrigerant fluid discharged by the compressor, or its cooling in the case of a fluid in a supercritical state. The refrigerant fluid circulating in this first exchanger transfers heat to a flow of air passing through the heat exchanger.
Par ailleurs, il est également habituel de refroidir un élément de la chaine de traction du véhicule grâce à une circulation de liquide caloporteur. Pour cela, un liquide caloporteur reçoit de la chaleur de l’élément de la chaine de traction, et dissipe de la chaleur par exemple dans un flux d’air, au niveau d’un deuxième échangeur de chaleur.Furthermore, it is also usual to cool an element of the vehicle's traction chain thanks to the circulation of heat transfer liquid. To do this, a heat transfer liquid receives heat from the traction chain element, and dissipates heat, for example in an air flow, at the level of a second heat exchanger.
L’intégration de ces deux échangeurs de chaleur dans le véhicule peut être délicate, en raison notamment de leur encombrement lorsque les deux échangeurs sont décalés l’un par rapport à l’autre de façon à recevoir simultanément un même flux d’air. Afin de limiter l’encombrement, les deux échangeurs peuvent aussi être alignés selon la direction du flux d’air de façon à être parcourus successivement par un même flux d’air. Cependant, l’échauffement de l’air lors de sa traversée de l’échangeur situé en amont tend à pénaliser l’efficacité de l’échangeur situé en aval.The integration of these two heat exchangers into the vehicle can be difficult, in particular due to their bulk when the two exchangers are offset from each other so as to simultaneously receive the same air flow. In order to limit space requirements, the two exchangers can also be aligned according to the direction of the air flow so that the same air flow passes through them successively. However, the heating of the air as it passes through the exchanger located upstream tends to penalize the efficiency of the exchanger located downstream.
La présente invention vise à proposer une solution plus facile à intégrer car plus compacte et fournissant des performances thermodynamiques améliorées.The present invention aims to provide a solution that is easier to integrate because it is more compact and provides improved thermodynamic performance.
A cette fin, la présente invention propose un échangeur de chaleur pour véhicule automobile, comportant :
- une première section d’échange thermique configurée pour permettre un échange de chaleur entre un fluide réfrigérant et un flux d’air,
la première section d’échange thermique comprenant un premier faisceau de tubes formant un ensemble de canaux de circulation du fluide réfrigérant configurés pour être disposés dans le flux d’air,
- une deuxième section d’échange thermique configurée pour permettre un échange de chaleur entre un liquide caloporteur et le flux d’air,
la deuxième section d’échange thermique comprenant un deuxième faisceau de tubes formant un ensemble de canaux de circulation de liquide caloporteur configurés pour être disposés dans le flux d’air,
dans lequel les tubes du premier faisceau de tubes ont une forme en U comportant une première branche et une deuxième branche reliées par une base,
dans lequel la première branche est disposée en amont de la deuxième branche selon un sens d’écoulement du flux d’air, et
dans lequel le deuxième faisceau de tubes est disposé entre la première branche et la deuxième branche des tubes du premier faisceau de tubes selon le sens d’écoulement du flux d’air.To this end, the present invention proposes a heat exchanger for a motor vehicle, comprising:
- a first heat exchange section configured to allow heat exchange between a refrigerant fluid and an air flow,
the first heat exchange section comprising a first bundle of tubes forming a set of refrigerant fluid circulation channels configured to be arranged in the air flow,
- a second heat exchange section configured to allow heat exchange between a heat transfer liquid and the air flow,
the second heat exchange section comprising a second bundle of tubes forming a set of heat transfer liquid circulation channels configured to be arranged in the air flow,
in which the tubes of the first bundle of tubes have a U shape comprising a first branch and a second branch connected by a base,
in which the first branch is arranged upstream of the second branch in a direction of flow of the air flow, and
in which the second bundle of tubes is arranged between the first branch and the second branch of the tubes of the first bundle of tubes in the direction of flow of the air flow.
La forme en U des tubes du premier faisceau de tubes permet d’augmenter la longueur participant aux échanges thermiques de la première section d’échange thermique, tout en limitant la surface frontale de l’échangeur. La deuxième section d’échange thermique étant disposée dans le volume libre formé par l’espacement des branches de chacun des tubes en U du premier faisceau de tubes, la présence de la deuxième section d’échange thermique ne modifie pas le volume extérieur de l’échangeur de chaleur. L’échangeur de chaleur possède ainsi une forme très compacte.
De plus, la première branche des tubes est, pour la circulation du flux d’air, en amont de la deuxième section d’échange thermique, qui est elle-même en amont de la deuxième branche des tubes de la première section d’échange thermique. Chaque tube, ou portion de tube, reçoit ainsi un flux d’air possédant une température adaptée à la température du fluide circulant à l’intérieur. Autrement dit, la première branche de la première section d’échange thermique reçoit un flux d’air ambiant frais qui n’a pas été échauffé par son passage dans un échangeur thermique, ce qui augmente son efficacité. Le flux d’air sortant de la première branche de la première section d’échange thermique possède une température suffisamment faible pour garantir une bonne efficacité d’échange avec la deuxième section d’échange thermique. De même, le flux d’air échauffé par son passage dans la deuxième section d’échange thermique a encore une température suffisamment faible pour garantir une bonne efficacité d’échange avec le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de la première section d’échange thermique. L’efficacité de l’échangeur de chaleur, pour un encombrement donné, est ainsi optimisée. De plus, d’éventuelles contraintes de température maximale du caloporteur en sortie de la deuxième section d’échange thermique peuvent être respectées grâce à la disposition proposée.The U shape of the tubes of the first bundle of tubes makes it possible to increase the length participating in the heat exchanges of the first heat exchange section, while limiting the frontal surface of the exchanger. The second heat exchange section being arranged in the free volume formed by the spacing of the branches of each of the U-shaped tubes of the first bundle of tubes, the presence of the second heat exchange section does not modify the external volume of the 'heat exchanger. The heat exchanger thus has a very compact shape.
In addition, the first branch of the tubes is, for the circulation of the air flow, upstream of the second heat exchange section, which is itself upstream of the second branch of the tubes of the first exchange section thermal. Each tube, or portion of tube, thus receives a flow of air having a temperature adapted to the temperature of the fluid circulating inside. In other words, the first branch of the first heat exchange section receives a flow of fresh ambient air which has not been heated by its passage through a heat exchanger, which increases its efficiency. The air flow leaving the first branch of the first heat exchange section has a sufficiently low temperature to guarantee good exchange efficiency with the second heat exchange section. Likewise, the air flow heated by its passage through the second heat exchange section still has a sufficiently low temperature to guarantee good exchange efficiency with the refrigerant fluid circulating in the second branch of the first exchange section. thermal. The efficiency of the heat exchanger, for a given size, is thus optimized. In addition, possible maximum temperature constraints of the heat carrier at the outlet of the second heat exchange section can be respected thanks to the proposed arrangement.
Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :The characteristics listed in the following paragraphs can be implemented independently of each other or in all technically possible combinations:
Selon un aspect de l’échangeur de chaleur proposé, le deuxième faisceau de tubes est disposé en aval de la première branche des tubes du premier faisceau et en amont de la deuxième branche des tubes du premier faisceau.According to one aspect of the proposed heat exchanger, the second bundle of tubes is arranged downstream of the first branch of the tubes of the first bundle and upstream of the second branch of the tubes of the first bundle.
Selon un mode de fonctionnement de l’échangeur de chaleur, la première section d’échange thermique fonctionne en condenseur du fluide réfrigérant.According to one mode of operation of the heat exchanger, the first heat exchange section functions as a condenser of the refrigerant fluid.
Selon un mode de fonctionnement de l’échangeur, le fluide réfrigérant circulant dans la première section d’échange thermique cède de la chaleur au flux d’air.According to one mode of operation of the exchanger, the refrigerant fluid circulating in the first heat exchange section transfers heat to the air flow.
Selon ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant circule depuis la deuxième branche des tubes vers la première branche des tubes.According to this mode of operation, the refrigerant fluid circulates from the second branch of the tubes towards the first branch of the tubes.
Selon un autre mode de fonctionnement de l’échangeur de chaleur, la première section d’échange thermique fonctionne en évaporateur du fluide réfrigérant.According to another mode of operation of the heat exchanger, the first heat exchange section functions as an evaporator of the refrigerant fluid.
Selon un mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant circulant dans la première section d’échange thermique reçoit de la chaleur du flux d’air.According to one mode of operation, the refrigerant fluid circulating in the first heat exchange section receives heat from the air flow.
Selon ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant circule depuis la première branche des tubes vers la deuxième branche des tubes.According to this mode of operation, the refrigerant fluid circulates from the first branch of the tubes to the second branch of the tubes.
Selon un exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur, le flux d’air est un flux d’air extérieur au véhicule.According to an example of implementation of the heat exchanger, the air flow is an air flow external to the vehicle.
Selon un autre exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur, le flux d’air est un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule.According to another example of implementation of the heat exchanger, the air flow is a flow of air inside the passenger compartment of the vehicle.
Dans une application de l’échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant peut être un fluide chimique, comme du R1234yf, ou du R134a.In a heat exchanger application, the refrigerant fluid may be a chemical fluid, such as R1234yf, or R134a.
Dans une autre application de l’échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant peut être du R744 ou du R290.In another application of the heat exchanger, the refrigerant can be R744 or R290.
Le liquide caloporteur peut être un mélange d’eau et de glycol.The heat transfer liquid can be a mixture of water and glycol.
Selon un aspect de l’échangeur de chaleur, chaque tube du premier faisceau de tubes s’étend dans un plan.According to one aspect of the heat exchanger, each tube of the first tube bundle extends in a plane.
Les tubes du premier faisceau de tubes sont disposés dans des plans parallèles.The tubes of the first tube bundle are arranged in parallel planes.
Les tubes du premier faisceau de tubes sont alignés selon une direction perpendiculaire au plan des tubes.The tubes of the first bundle of tubes are aligned in a direction perpendicular to the plane of the tubes.
Selon un mode de réalisation de l’échangeur de chaleur, le deuxième faisceau de tubes s’étend entre deux plans parallèles, ces deux plans étant perpendiculaires au plan des tubes du premier faisceau.According to one embodiment of the heat exchanger, the second bundle of tubes extends between two parallel planes, these two planes being perpendicular to the plane of the tubes of the first bundle.
L’échangeur de chaleur possède ainsi une forme compacte, la deuxième section d’échange thermique remplissant l’espace laissé libre entre l’ensemble des premières branches des tubes de la première section d’échange thermique et l’ensemble des deuxièmes branches des tubes.The heat exchanger thus has a compact shape, the second heat exchange section filling the space left free between all of the first branches of the tubes of the first heat exchange section and all of the second branches of the tubes .
La première branche d’un tube du premier faisceau de tubes est reliée à la première branche d’un tube consécutif par un premier ensemble d’ailettes.The first branch of a tube of the first bundle of tubes is connected to the first branch of a consecutive tube by a first set of fins.
La deuxième branche d’un tube du premier faisceau de tubes est reliée à la deuxième branche d’un tube consécutif par un deuxième ensemble d’ailettes.The second branch of a tube of the first tube bundle is connected to the second branch of a consecutive tube by a second set of fins.
Les ailettes améliorent le transfert thermique entre le flux d’air et le fluide réfrigérant circulant dans les tubes de la première section d’échange thermique.The fins improve heat transfer between the air flow and the refrigerant circulating in the tubes of the first heat exchange section.
Les ailettes comportent des fentes de passage du flux d’air.The fins have slots for the air flow to pass through.
Selon un aspect de l’échangeur de chaleur, la base d’un tube du premier faisceau de tubes est espacée de la base d’un tube consécutif.According to one aspect of the heat exchanger, the base of a tube of the first tube bundle is spaced from the base of a consecutive tube.
Lorsque la première section d’échange thermique fonctionne en évaporateur alors que la température extérieure est inférieure à 0°C ou proche de 0°C, de la glace peut se former sur au moins une partie des tubes du faisceau de tubes. Lorsque la glace fond, l’eau coule le long des tubes jusqu’à la base des tubes. L’écartement existant entre deux tubes voisins permet à l’eau de s’écouler, et évite l’accumulation d’eau au niveau de la base des tubes. Le risque de givrer à nouveau la première section d’échange thermique est ainsi réduit.When the first heat exchange section operates as an evaporator while the outside temperature is below 0°C or close to 0°C, ice can form on at least part of the tubes of the tube bundle. When the ice melts, water flows down the tubes to the base of the tubes. The spacing between two neighboring tubes allows water to flow, and prevents the accumulation of water at the base of the tubes. The risk of icing up the first heat exchange section again is thus reduced.
Le pourtour extérieur des tubes du premier faisceau de tubes possède une section transversale de forme oblongue.
Les tubes du premier faisceau de tubes sont par exemple des tubes à micro-canaux.The outer periphery of the tubes of the first bundle of tubes has an oblong cross section.
The tubes of the first tube bundle are for example microchannel tubes.
Selon un mode de réalisation de l’échangeur de chaleur, le pourtour extérieur des tubes du premier faisceau de tubes possède une section transversale de forme oblongue, définissant un grand axe et un petit axe, et le grand axe de la première branche des tubes est parallèle au flux d’air.According to one embodiment of the heat exchanger, the outer periphery of the tubes of the first bundle of tubes has a cross section of oblong shape, defining a major axis and a minor axis, and the major axis of the first branch of the tubes is parallel to the air flow.
Selon un mode de réalisation, le grand axe de la deuxième branche des tubes est parallèle au flux d’air.According to one embodiment, the major axis of the second branch of the tubes is parallel to the air flow.
Les tubes du premier faisceau de tubes peuvent être vrillés au voisinage d’une jonction entre la première branche et la base.The tubes of the first bundle of tubes can be twisted in the vicinity of a junction between the first branch and the base.
De même, les tubes du premier faisceau de tubes peuvent être vrillés au voisinage d’une jonction entre la base et la deuxième branche.Likewise, the tubes of the first bundle of tubes can be twisted near a junction between the base and the second branch.
Dans ce mode de réalisation, le grand axe de la base des tubes est perpendiculaire au flux d’air.In this embodiment, the long axis of the base of the tubes is perpendicular to the air flow.
Selon un exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur, la base des tubes du premier faisceau de tubes définit un côté inférieur de l’échangeur de chaleur lorsque l’échangeur de chaleur est en position nominale d’installation dans le véhicule.According to an example of implementation of the heat exchanger, the base of the tubes of the first bundle of tubes defines a lower side of the heat exchanger when the heat exchanger is in the nominal installation position in the vehicle.
Selon cet exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur, la première branche des tubes du premier faisceau de tubes s’étend selon un axe vertical lorsque l’échangeur de chaleur est en position nominale d’installation dans le véhicule.According to this example of implementation of the heat exchanger, the first branch of the tubes of the first bundle of tubes extends along a vertical axis when the heat exchanger is in the nominal installation position in the vehicle.
Cette configuration est favorable à l’évacuation de l’eau provenant du dégivrage de l’échangeur de chaleur, lorsqu’un dépôt de glace accumulé sur la surface de la première section d’échange thermique et/ou la deuxième section d’échange thermique fond. En effet, l’eau liquide peut couler le long des tubes sans rencontrer d’obstacle pouvant créer une retenue.This configuration is favorable for the evacuation of water coming from defrosting of the heat exchanger, when an ice deposit accumulates on the surface of the first heat exchange section and/or the second heat exchange section bottom. In fact, liquid water can flow along the tubes without encountering any obstacle that could create a reservoir.
Selon un autre exemple de mise en œuvre, la base des tubes du premier faisceau définit un côté latéral de l’échangeur de chaleur lorsque l’échangeur de chaleur est en position nominale d’installation dans le véhicule.According to another example of implementation, the base of the tubes of the first bundle defines a lateral side of the heat exchanger when the heat exchanger is in the nominal installation position in the vehicle.
Selon cet exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur, la première branche des tubes du premier faisceau de tubes s’étend selon un axe horizontal lorsque l’échangeur de chaleur est en position nominale d’installation dans le véhicule.According to this example of implementation of the heat exchanger, the first branch of the tubes of the first bundle of tubes extends along a horizontal axis when the heat exchanger is in the nominal installation position in the vehicle.
Cette configuration permet d’éviter une éventuelle corrosion de la partie la plus basse de l’échangeur de chaleur sous l’action de l’humidité accumulée. De plus, cette configuration permet de limiter le nombre de tubes nécessaires lorsque l’échangeur de chaleur possède une faible hauteur et une largeur importante. On entend par hauteur la dimension selon l’axe vertical et la largeur la dimension selon l’axe transversal du véhicule lorsque l’échangeur est installé dans le véhicule de manière nominale. La fabrication de l’échangeur est ainsi facilitée pour les applications dans lesquelles le véhicule possède une face avant de faible hauteur.This configuration makes it possible to avoid possible corrosion of the lowest part of the heat exchanger under the action of accumulated humidity. In addition, this configuration makes it possible to limit the number of tubes necessary when the heat exchanger has a low height and a large width. By height we mean the dimension along the vertical axis and width the dimension along the transverse axis of the vehicle when the exchanger is nominally installed in the vehicle. The manufacture of the exchanger is thus facilitated for applications in which the vehicle has a low front end.
Une première extrémité des tubes du premier faisceau de tubes débouche dans un premier distributeur configuré pour répartir le fluide réfrigérant entre l’ensemble des tubes du premier faisceau de tubes.A first end of the tubes of the first bundle of tubes opens into a first distributor configured to distribute the refrigerant fluid between all of the tubes of the first bundle of tubes.
Le premier distributeur s’étend transversalement à l’axe des tubes du premier faisceau de tubes.The first distributor extends transversely to the axis of the tubes of the first bundle of tubes.
Le premier distributeur est de forme cylindrique.The first distributor is cylindrical in shape.
Le premier distributeur comprend une entrée de fluide réfrigérant.The first distributor includes a refrigerant inlet.
Une deuxième extrémité des tubes du premier faisceau de tubes débouche dans un premier collecteur configuré pour rassembler le fluide réfrigérant provenant de l’ensemble des tubes du premier faisceau de tubes.A second end of the tubes of the first bundle of tubes opens into a first collector configured to collect the refrigerant fluid coming from all of the tubes of the first bundle of tubes.
Le premier collecteur s’étend transversalement à l’axe des tubes du premier faisceau de tubes.The first collector extends transversely to the axis of the tubes of the first tube bundle.
Le premier collecteur est de forme cylindrique.The first collector is cylindrical in shape.
Le premier collecteur comprend une sortie de fluide réfrigérant.The first collector includes a refrigerant outlet.
Le premier collecteur et le premier distributeur s’étendent selon des directions parallèles.The first collector and the first distributor extend in parallel directions.
Les tubes du premier faisceau de tubes sont identiques.The tubes of the first tube bundle are identical.
Selon un mode de réalisation, l’entrée de fluide réfrigérant et la sortie de fluide réfrigérant sont en vis-à-vis selon une direction perpendiculaire à l’axe du premier distributeur.According to one embodiment, the refrigerant inlet and the refrigerant outlet are opposite each other in a direction perpendicular to the axis of the first distributor.
Selon un exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur, le premier distributeur est disposé en aval du premier collecteur selon un sens d’écoulement du flux d’air lorsque l’échangeur de chaleur est en position nominale d’installation dans le véhicule.According to an example of implementation of the heat exchanger, the first distributor is arranged downstream of the first collector in a direction of flow of the air flow when the heat exchanger is in the nominal installation position in the vehicle.
Dans un autre exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur, le premier collecteur est disposé en aval du premier distributeur selon un sens d’écoulement du flux d’air lorsque l’échangeur de chaleur est en position nominale d’installation dans le véhicule.In another example of implementation of the heat exchanger, the first collector is arranged downstream of the first distributor in a direction of flow of the air flow when the heat exchanger is in the nominal installation position in the vehicle.
Selon un mode de réalisation de l’échangeur de chaleur, la première branche des tubes du premier faisceau de tubes et la deuxième branche des tubes du premier faisceau de tubes ont la même longueur. La longueur de la première branche et de la deuxième branche des tubes du premier faisceau de tubes est par exemple comprise entre 300 millimètres et 600 millimètres.According to one embodiment of the heat exchanger, the first branch of the tubes of the first bundle of tubes and the second branch of the tubes of the first bundle of tubes have the same length. The length of the first branch and the second branch of the tubes of the first bundle of tubes is for example between 300 millimeters and 600 millimeters.
Selon un autre mode de réalisation de l’échangeur de chaleur, la longueur de la première branche des tubes du premier faisceau de tubes est inférieure à la longueur de la deuxième branche des tubes du premier faisceau de tubes.According to another embodiment of the heat exchanger, the length of the first branch of the tubes of the first tube bundle is less than the length of the second branch of the tubes of the first tube bundle.
La quantité de matière utilisée pour réaliser le premier faisceau de tubes est ainsi diminuée. De plus, une partie des tubes du deuxième faisceau de tubes reçoit directement le flux d’air F, sans aucun tube du premier faisceau disposé en amont. Le cout de revient de l’échangeur peut être diminué sans compromettre son efficacité.The quantity of material used to make the first bundle of tubes is thus reduced. In addition, part of the tubes of the second bundle of tubes directly receives the air flow F, without any tube of the first bundle placed upstream. The cost price of the exchanger can be reduced without compromising its efficiency.
Dans ce cas, la longueur de la première branche des tubes du premier faisceau de tubes est par exemple comprise entre 100 millimètres et 300 millimètres.
La longueur de la deuxième branche des tubes du premier faisceau de tubes est par exemple comprise entre 300 millimètres et 600 millimètres.In this case, the length of the first branch of the tubes of the first bundle of tubes is for example between 100 millimeters and 300 millimeters.
The length of the second branch of the tubes of the first bundle of tubes is for example between 300 millimeters and 600 millimeters.
Selon un mode de réalisation, les tubes du deuxième faisceau de tubes s’étendent transversalement aux tubes du premier faisceau de tubes.According to one embodiment, the tubes of the second bundle of tubes extend transversely to the tubes of the first bundle of tubes.
Les tubes du deuxième faisceau de tubes sont parallèles entre eux.The tubes of the second tube bundle are parallel to each other.
Les tubes du deuxième faisceau de tubes sont identiques.The tubes of the second tube bundle are identical.
La deuxième section d’échange thermique est de forme sensiblement parallélépipédique.The second heat exchange section is substantially parallelepiped in shape.
Une première extrémité des tubes du deuxième faisceau de tubes débouche dans un deuxième distributeur configuré pour répartir le liquide caloporteur entre l’ensemble des tubes du deuxième faisceau de tubes.A first end of the tubes of the second bundle of tubes opens into a second distributor configured to distribute the heat transfer liquid between all of the tubes of the second bundle of tubes.
Le deuxième distributeur s’étend transversalement à l’axe des tubes du deuxième faisceau de tubes.The second distributor extends transversely to the axis of the tubes of the second bundle of tubes.
Le deuxième distributeur comprend une entrée de liquide caloporteur.The second distributor includes a heat transfer liquid inlet.
Une deuxième extrémité des tubes du deuxième faisceau de tubes débouche dans un deuxième collecteur configuré pour rassembler le liquide caloporteur provenant de l’ensemble des tubes du deuxième faisceau de tubes.A second end of the tubes of the second bundle of tubes opens into a second collector configured to collect the heat transfer liquid coming from all of the tubes of the second bundle of tubes.
Le deuxième collecteur s’étend transversalement à l’axe des tubes du deuxième faisceau de tubes.The second collector extends transversely to the axis of the tubes of the second bundle of tubes.
Le deuxième collecteur comprend une sortie de liquide caloporteur.The second collector includes a heat transfer liquid outlet.
Le pourtour des tubes du deuxième faisceau de tubes possède une section transversale de forme oblongue.The periphery of the tubes of the second bundle of tubes has an oblong cross section.
Selon un mode de réalisation, l’échangeur de chaleur comporte un support disposé entre au moins une partie des tubes du deuxième faisceau de tubes et la base d’au moins une partie des tubes du premier faisceau de tubes.According to one embodiment, the heat exchanger comprises a support disposed between at least part of the tubes of the second bundle of tubes and the base of at least part of the tubes of the first bundle of tubes.
L’échangeur de chaleur peut comporter un support reliant la deuxième section d’échange thermique à la base des tubes du premier faisceau de tubes.The heat exchanger may include a support connecting the second heat exchange section to the base of the tubes of the first tube bundle.
Le support assure un maintien mécanique des bases des tubes de la première section d’échange thermique par rapport à la deuxième section d’échange thermique, ce qui permet d’atténuer la propagation des vibrations du véhicule dans les tubes de la première section d’échange thermique.The support ensures mechanical retention of the bases of the tubes of the first heat exchange section relative to the second heat exchange section, which makes it possible to attenuate the propagation of vehicle vibrations in the tubes of the first heat exchange section. heat exchange.
Selon un exemple de réalisation de l’échangeur de chaleur, le support possède une conductivité thermique inférieure à la conductivité thermique des tubes du premier faisceau, de préférence inférieure à 10% de la conductivité thermique des tubes du premier faisceau.According to an exemplary embodiment of the heat exchanger, the support has a thermal conductivity lower than the thermal conductivity of the tubes of the first bundle, preferably less than 10% of the thermal conductivity of the tubes of the first bundle.
Ainsi, le support isole thermiquement la base des tubes de la première section d’échange thermique par rapport à la deuxième section d’échange thermique, en évitant la formation d’un pont thermique.Thus, the support thermally insulates the base of the tubes of the first heat exchange section with respect to the second heat exchange section, avoiding the formation of a thermal bridge.
Le support est par exemple en plastique, notamment en polyamide chargé de fibres de verres (par exemple PA6 chargé de 30% de fibres de verre) ou encore en polypropylène chargé de fibres de verres. (par exemple PP chargé de 30% de fibres de verre.The support is for example made of plastic, in particular polyamide loaded with glass fibers (for example PA6 loaded with 30% glass fibers) or even polypropylene loaded with glass fibers. (for example PP loaded with 30% glass fibers.
Le support peut solidariser la deuxième section d’échange thermique avec la base des tubes du premier faisceau de tubes.The support can secure the second heat exchange section with the base of the tubes of the first bundle of tubes.
Selon un exemple de réalisation, la deuxième section d’échange thermique comprend une face disposée en vis-à-vis de la base des tubes du premier faisceau de tubes, et le support relie la base des tubes du premier faisceau de tubes avec la face disposée en vis-à-vis.According to an exemplary embodiment, the second heat exchange section comprises a face arranged opposite the base of the tubes of the first bundle of tubes, and the support connects the base of the tubes of the first bundle of tubes with the face arranged opposite.
Selon un mode de réalisation de l’échangeur de chaleur, le support comprend une paroi étanche reliant la deuxième section d’échange thermique à la base des tubes du premier faisceau de tubes de façon à bloquer une circulation du flux d’air entre la deuxième section d’échange thermique et la base des tubes du premier faisceau de tubes.According to one embodiment of the heat exchanger, the support comprises a sealed wall connecting the second heat exchange section to the base of the tubes of the first bundle of tubes so as to block circulation of the air flow between the second heat exchange section and the base of the tubes of the first bundle of tubes.
La paroi étanche évite que le flux d’air circule dans l’espace compris entre la base des tubes du premier faisceau et la face de la deuxième section d’échange thermique, qui est située en vis-à-vis. La paroi étanche évite ainsi qu’une partie du flux d’air F ressorte de l’échangeur sans échanger de chaleur avec la deuxième section d’échange thermique.The sealed wall prevents the air flow from circulating in the space between the base of the tubes of the first bundle and the face of the second heat exchange section, which is located opposite. The sealed wall thus prevents part of the air flow F from emerging from the exchanger without exchanging heat with the second heat exchange section.
Le support peut avoir une section trapézoïdale.The support may have a trapezoidal section.
La petite base du trapèze est en vis-à-vis de la deuxième section d’échange thermique. La grande base est en vis-à-vis de la base des tubes du premier faisceau de tubes.The small base of the trapezoid is opposite the second heat exchange section. The large base is opposite the base of the tubes of the first bundle of tubes.
Ainsi, le support guide vers la deuxième section d’échange thermique le flux d’air s’écoulant à proximité de la base des tubes du premier faisceau de tubes. De plus, l’eau provenant des phases de dégivrage peut aussi être guidée vers le bas de l’échangeur, ce qui favorise l’évacuation de cette eau.Thus, the support guides towards the second heat exchange section the air flow flowing near the base of the tubes of the first bundle of tubes. In addition, the water coming from the defrosting phases can also be guided towards the bottom of the exchanger, which promotes the evacuation of this water.
Selon un exemple de réalisation, le support est solidaire de la base de chacun des tubes du premier faisceau de tubes.According to an exemplary embodiment, the support is integral with the base of each of the tubes of the first bundle of tubes.
Le support assure un maintien mécanique des tubes les uns par rapport aux autres, ce qui limite l’amplitude des vibrations. La robustesse mécanique de l’échangeur de chaleur est améliorée.The support ensures mechanical retention of the tubes in relation to each other, which limits the amplitude of vibrations. The mechanical robustness of the heat exchanger is improved.
Le support est par exemple surmoulé sur la base des tubes du premier faisceau de tubes.The support is for example overmolded on the base of the tubes of the first bundle of tubes.
En variante, la face de la deuxième section d’échange thermique peut être solidarisée avec la base des tubes de la première section d’échange thermique, notamment par une brasure.Alternatively, the face of the second heat exchange section can be secured to the base of the tubes of the first heat exchange section, in particular by brazing.
Selon une variante de réalisation, les tubes du deuxième faisceau de tubes s’étendent parallèlement à la première branche des tubes du premier faisceau de tubes.According to a variant embodiment, the tubes of the second bundle of tubes extend parallel to the first branch of the tubes of the first bundle of tubes.
Cette disposition permet de disposer le deuxième collecteur ou le deuxième distributeur en vis-à-vis de la base des tubes du premier faisceau de tubes. La base des tubes de fluide réfrigérant peut ainsi être fixée au deuxième collecteur, ou au deuxième distributeur. Le support permettant de solidariser la deuxième section d’échange thermique avec la base des tubes du premier faisceau de tubes n’est pas nécessaire.
De plus, l’un parmi le distributeur et le collecteur du deuxième faisceau de tubes peut être aligné avec le collecteur/distributeur de fluide réfrigérant situé en amont. Le flux d’air traversant l’échangeur de chaleur est ainsi moins perturbé, ce qui améliore son efficacité pour un encombrement donné.This arrangement makes it possible to arrange the second collector or the second distributor opposite the base of the tubes of the first bundle of tubes. The base of the refrigerant tubes can thus be fixed to the second collector, or to the second distributor. The support making it possible to secure the second heat exchange section with the base of the tubes of the first bundle of tubes is not necessary.
Additionally, one of the distributor and the collector of the second tube bundle may be aligned with the refrigerant collector/distributor located upstream. The air flow passing through the heat exchanger is thus less disturbed, which improves its efficiency for a given size.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics, details and advantages will appear on reading the detailed description below, and on analyzing the attached drawings, in which:
Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations.To make the figures easier to read, the different elements are not necessarily represented to scale. In these figures, identical elements bear the same references. Certain elements or parameters can be indexed, that is to say designated for example by first element or second element, or even first parameter and second parameter, etc. This indexing aims to differentiate similar, but not identical, elements or parameters. This indexing does not imply a priority of one element, or parameter in relation to another and the names can be interchanged.
Dans la description qui suit, le terme " un premier élément en amont d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé avant le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, d'un fluide. De manière analogue, le terme " un premier élément en aval d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, du fluide considéré.In the description which follows, the term "a first element upstream of a second element" means that the first element is placed before the second element with respect to the direction of circulation, or path, of a fluid. Analogously, the term "a first element downstream of a second element" means that the first element is placed after the second element with respect to the direction of circulation, or travel, of the fluid considered.
Le terme « un deuxième élément est placé entre un premier élément et un troisième élément » signifie que le plus court trajet pour passer du premier élément au troisième élément passe par le deuxième élément.The term "a second element is placed between a first element and a third element" means that the shortest path from the first element to the third element passes through the second element.
Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système.When it is specified that a subsystem includes a given element, this does not exclude the presence of other elements in this subsystem.
Le terme «échangeur» est équivalent au terme «échangeur de chaleur » ainsi qu’au terme « échangeur thermique ».The term “exchanger” is equivalent to the term “heat exchanger” as well as to the term “heat exchanger”.
L’échangeur de chaleur 50 qui va être décrit peut être intégré à un système de conditionnement thermique. Le système de conditionnement thermique comprend un circuit de fluide réfrigérant et un circuit de liquide caloporteur. Le circuit de fluide réfrigérant forme un circuit fermé dans lequel peut circuler le fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant est étanche lorsque celui-ci est dans un état nominal de fonctionnement, c’est-à-dire sans défaut ou fuite. De même, le circuit de liquide caloporteur forme un circuit fermé et étanche dans lequel un liquide caloporteur peut circuler.The heat exchanger 50 which will be described can be integrated into a thermal conditioning system. The thermal conditioning system includes a refrigerant circuit and a heat transfer liquid circuit. The refrigerant circuit forms a closed circuit in which the refrigerant fluid can circulate. The refrigerant circuit is sealed when it is in a nominal operating state, that is to say without defects or leaks. Likewise, the heat transfer liquid circuit forms a closed and sealed circuit in which a heat transfer liquid can circulate.
Le système de conditionnement thermique comprend un compresseur faisant passer le fluide réfrigérant à un état de haute pression et haute température. Le fluide réfrigérant à haute pression et haute température peut être envoyé vers une première section d’échange thermique 1 de l’échangeur de chaleur 50 où le fluide réfrigérant va céder de la chaleur à un flux d’air F. L’échangeur de chaleur 50 est par exemple disposé dans la face avant du véhicule, et reçoit un flux d’air F extérieur à l’habitacle du véhicule, résultant notamment de l’avancement du véhicule. Le fluide réfrigérant refroidi peut ensuite traverser un détendeur et passer à basse pression, puis s’évaporer dans un deuxième échangeur de chaleur. Le deuxième échangeur de chaleur est par exemple disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule, désignée fréquemment par le terme Anglais « HVAC », pour « Heating, Ventilating and Air Conditioning ». Le deuxième échangeur de chaleur permet ainsi de refroidir l’habitacle du véhicule. En variante, le deuxième échangeur de chaleur peut être un échangeur de refroidissement couplé thermiquement à une batterie de stockage d’énergie électrique. Le deuxième échangeur permet ainsi de refroidir la batterie, notamment lors des phases de charge rapide.
Selon d’autres modes d’utilisation du système de conditionnement thermique, l’échangeur de chaleur 50 peut recevoir du fluide réfrigérant à basse pression et réaliser l’évaporation du fluide réfrigérant. Les phases de chauffage ou de déshumidification de l’air de l’habitacle correspondent à ces modes d’utilisation.The thermal conditioning system includes a compressor bringing the refrigerant fluid to a state of high pressure and high temperature. The high pressure and high temperature refrigerant fluid can be sent to a first heat exchange section 1 of the heat exchanger 50 where the refrigerant fluid will transfer heat to an air flow F. The heat exchanger 50 is for example arranged in the front face of the vehicle, and receives a flow of air F outside the passenger compartment of the vehicle, resulting in particular from the advancement of the vehicle. The cooled refrigerant can then pass through an expansion valve and pass at low pressure, then evaporate in a second heat exchanger. The second heat exchanger is for example arranged in the heating, ventilation and/or air conditioning installation of the vehicle, frequently referred to by the English term “HVAC”, for “Heating, Ventilating and Air Conditioning”. The second heat exchanger thus makes it possible to cool the passenger compartment of the vehicle. Alternatively, the second heat exchanger may be a cooling exchanger thermally coupled to an electrical energy storage battery. The second exchanger thus allows the battery to be cooled, particularly during rapid charging phases.
According to other modes of use of the thermal conditioning system, the heat exchanger 50 can receive refrigerant fluid at low pressure and evaporate the refrigerant fluid. The phases of heating or dehumidifying the air in the passenger compartment correspond to these modes of use.
Le circuit de liquide caloporteur du système de conditionnement thermique permet de refroidir un élément de la chaine de traction électrique du véhicule. L’élément de la chaine de traction électrique peut comprendre une batterie de stockage d’énergie électrique, ou un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule, ou le moteur lui-même. Le liquide caloporteur reçoit ainsi de la chaleur de l’élément de la chaine de traction, et cette chaleur est dissipée au niveau d’une deuxième section d’échange thermique 2 de l’échangeur 50.The heat transfer liquid circuit of the thermal conditioning system makes it possible to cool an element of the vehicle's electric traction chain. The element of the electric traction chain may comprise an electrical energy storage battery, or an electronic module for controlling an electric traction motor of the vehicle, or the engine itself. The heat transfer liquid thus receives heat from the traction chain element, and this heat is dissipated at a second heat exchange section 2 of the exchanger 50.
On a représenté sur la
L’échangeur de chaleur 50 pour véhicule automobile comporte :
- une première section d’échange thermique 1 configurée pour permettre un échange de chaleur entre un fluide réfrigérant et un flux d’air F,
la première section d’échange thermique 1 comprenant un premier faisceau 11 de tubes 3 formant un ensemble de canaux de circulation du fluide réfrigérant configurés pour être disposés dans le flux d’air F,
- une deuxième section d’échange thermique 2 configurée pour permettre un échange de chaleur entre un liquide caloporteur et le flux d’air F,
la deuxième section d’échange thermique comprenant un deuxième faisceau 12 de tubes 4 formant un ensemble de canaux de circulation de liquide caloporteur configurés pour être disposés dans le flux d’air F.
Les tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes ont une forme en U comportant une première branche 5 et une deuxième branche 7 reliées par une base 6.
La première branche 5 est disposée en amont de la deuxième branche 7 selon un sens d’écoulement du flux d’air F, et
le deuxième faisceau de tubes 12 est disposé entre la première branche 5 et la deuxième branche 7 des tubes 3 du premier faisceau de tubes 1 selon le sens d’écoulement du flux d’air F.The heat exchanger 50 for a motor vehicle comprises:
- a first heat exchange section 1 configured to allow heat exchange between a refrigerant fluid and an air flow F,
the first heat exchange section 1 comprising a first bundle 11 of tubes 3 forming a set of refrigerant fluid circulation channels configured to be arranged in the air flow F,
- a second heat exchange section 2 configured to allow heat exchange between a heat transfer liquid and the air flow F,
the second heat exchange section comprising a second bundle 12 of tubes 4 forming a set of heat transfer liquid circulation channels configured to be arranged in the air flow F.
The tubes 3 of the first bundle 11 of tubes have a U shape comprising a first branch 5 and a second branch 7 connected by a base 6.
The first branch 5 is arranged upstream of the second branch 7 in a direction of flow of the air flow F, and
the second bundle of tubes 12 is arranged between the first branch 5 and the second branch 7 of the tubes 3 of the first bundle of tubes 1 in the direction of flow of the air flow F.
La forme en U des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes 3 permet d’augmenter la longueur participant aux échanges thermiques de la première section d’échange thermique, tout en limitant la surface frontale de l’échangeur 50. De plus, une portion des tubes, formant la première branche 5, reçoit directement de l’air ambiant n’ayant pas été réchauffé par un autre échangeur de chaleur, ce qui augmente l’efficacité de l’échange thermique. La deuxième section d’échange thermique 2 est disposée dans le volume libre formé par l’espacement des branches 5,7 de chacun des tubes 3 en U du premier faisceau 11 de tubes. La présence de la deuxième section d’échange thermique 2 ne modifie pas le volume extérieur de l’échangeur de chaleur 50. L’échangeur de chaleur 50 possède ainsi une forme très compacte et optimisée thermiquement.The U-shaped shape of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes 3 makes it possible to increase the length participating in the heat exchanges of the first heat exchange section, while limiting the front surface of the exchanger 50. In addition, a portion tubes, forming the first branch 5, directly receive ambient air which has not been heated by another heat exchanger, which increases the efficiency of the heat exchange. The second heat exchange section 2 is arranged in the free volume formed by the spacing of the branches 5.7 of each of the U-shaped tubes 3 of the first bundle 11 of tubes. The presence of the second heat exchange section 2 does not modify the external volume of the heat exchanger 50. The heat exchanger 50 thus has a very compact and thermally optimized shape.
De plus, la première branche 5 des tubes 3 est disposée, par rapport à la circulation du flux d’air F, en amont de la deuxième section d’échange thermique 2, qui est elle-même disposée en amont de la deuxième branche 7 des tubes 3 de la première section d’échange thermique 1. Chaque tube, ou portion de tube, reçoit ainsi un flux d’air possédant une température adaptée à la température du fluide circulant à l’intérieur de ce tube. Autrement dit, la première branche 5 de la première section d’échange thermique 1 reçoit un flux d’air ambiant frais qui n’a pas été échauffé par un passage dans un échangeur thermique, ce qui augmente son efficacité pour l’échange thermique. Le flux d’air sortant de la première branche 5 de la première section d’échange thermique 1 possède une température suffisamment faible pour garantir une bonne efficacité d’échange avec le fluide circulant dans la deuxième section d’échange thermique 2. De même, le flux d’air échauffé par son passage dans la deuxième section d’échange thermique 2 a encore une température suffisamment faible pour garantir une bonne efficacité d’échange avec le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche 7 de la première section d’échange thermique 1. L’efficacité de l’échangeur de chaleur 50, pour un encombrement donné, est ainsi optimisée.In addition, the first branch 5 of the tubes 3 is arranged, with respect to the circulation of the air flow F, upstream of the second heat exchange section 2, which is itself arranged upstream of the second branch 7 tubes 3 of the first heat exchange section 1. Each tube, or portion of tube, thus receives a flow of air having a temperature adapted to the temperature of the fluid circulating inside this tube. In other words, the first branch 5 of the first heat exchange section 1 receives a flow of fresh ambient air which has not been heated by a passage through a heat exchanger, which increases its efficiency for heat exchange. The air flow leaving the first branch 5 of the first heat exchange section 1 has a sufficiently low temperature to guarantee good exchange efficiency with the fluid circulating in the second heat exchange section 2. Likewise, the air flow heated by its passage in the second heat exchange section 2 still has a sufficiently low temperature to guarantee good exchange efficiency with the refrigerant fluid circulating in the second branch 7 of the first heat exchange section 1. The efficiency of the heat exchanger 50, for a given size, is thus optimized.
On entend par le fait que les tubes du premier faisceau 11 ont une forme en U que les tubes comprennent une première portion rectiligne, dite première branche 5, reliée fluidiquement à une deuxième portion rectiligne, dite deuxième branche 7, par une portion intermédiaire dite base 6. La première branche 5 et la deuxième branche 7 s’étendent parallèlement en vis-à-vis l’une de l’autre. La portion intermédiaire 6 s’étend transversalement à la première branche 5 et à la deuxième branche 7. La portion intermédiaire est ici rectiligne. La première branche 5, la deuxième branche 7 et la portion intermédiaire 6 sont disposées dans un même plan.
Selon une variante non représentée, la portion intermédiaire peut avoir une forme courbe.By the fact that the tubes of the first bundle 11 have a U-shape is meant that the tubes comprise a first rectilinear portion, called the first branch 5, fluidly connected to a second rectilinear portion, called the second branch 7, by an intermediate portion called the base. 6. The first branch 5 and the second branch 7 extend parallel to each other. The intermediate portion 6 extends transversely to the first branch 5 and to the second branch 7. The intermediate portion is here rectilinear. The first branch 5, the second branch 7 and the intermediate portion 6 are arranged in the same plane.
According to a variant not shown, the intermediate portion may have a curved shape.
Le deuxième faisceau de tubes 12 est disposé en aval de la première branche des tubes 3 du premier faisceau 11 et en amont de la deuxième branche 7 des tubes 3 du premier faisceau 11.The second bundle of tubes 12 is arranged downstream of the first branch of the tubes 3 of the first bundle 11 and upstream of the second branch 7 of the tubes 3 of the first bundle 11.
Selon un mode de fonctionnement de l’échangeur de chaleur 50, la première section d’échange thermique 1 fonctionne en condenseur du fluide réfrigérant.According to one mode of operation of the heat exchanger 50, the first heat exchange section 1 functions as a condenser of the refrigerant fluid.
Selon ce mode de fonctionnement de l’échangeur 50, le fluide réfrigérant circulant dans la première section d’échange thermique 1 cède de la chaleur au flux d’air F. Il en est de même lorsque le fluide réfrigérant utilisé est dans un état supercritique. Dans ce cas, l’échangeur 50 fonctionne en refroidisseur du fluide réfrigérant, sans qu’il y ait condensation. Un tel fonctionnement se produit par exemple lorsque le fluide réfrigérant employé est le R744.According to this mode of operation of the exchanger 50, the refrigerant fluid circulating in the first heat exchange section 1 transfers heat to the air flow F. The same is true when the refrigerant fluid used is in a supercritical state. . In this case, the exchanger 50 functions as a cooler of the refrigerant fluid, without condensation occurring. Such operation occurs for example when the refrigerant used is R744.
Selon ce mode de fonctionnement en condenseur et ou en refroidisseur, le fluide réfrigérant circule depuis la deuxième branche 7 des tubes 3 vers la première branche 5 des tubes 3. Autrement dit, le fluide réfrigérant le plus chaud arrive dans la première section d’échange thermique 1 par la portion des tubes disposée la plus en aval selon la circulation du flux d’air F.According to this mode of operation as a condenser and/or cooler, the refrigerant fluid circulates from the second branch 7 of the tubes 3 towards the first branch 5 of the tubes 3. In other words, the hottest refrigerant fluid arrives in the first exchange section thermal 1 by the portion of the tubes placed furthest downstream according to the circulation of the air flow F.
Selon un autre mode de fonctionnement de l’échangeur de chaleur 50, la première section d’échange thermique 1 fonctionne en évaporateur du fluide réfrigérant.According to another mode of operation of the heat exchanger 50, the first heat exchange section 1 functions as an evaporator of the refrigerant fluid.
Selon ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant circulant dans la première section d’échange thermique 1 reçoit de la chaleur du flux d’air F. Ce mode de fonctionnement correspond par exemple au mode pompe à chaleur.According to this mode of operation, the refrigerant fluid circulating in the first heat exchange section 1 receives heat from the air flow F. This mode of operation corresponds for example to the heat pump mode.
Selon ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant circule depuis la première branche 5 des tubes 3 vers la deuxième branche 7 des tubes 3. Autrement dit, le fluide réfrigérant arrive dans la première section d’échange thermique 1 par la portion des tubes située la plus en amont selon la circulation du flux d’air F. De préférence, le sens de circulation du fluide réfrigérant est inversé suivant que l’échangeur 50 fonctionne en condenseur ou en évaporateur. Cette inversion de sens de circulation en fonction du mode de fonctionnement dans lequel l’échangeur de chaleur est utilisé est optionnelle.According to this mode of operation, the refrigerant fluid circulates from the first branch 5 of the tubes 3 towards the second branch 7 of the tubes 3. In other words, the refrigerant fluid arrives in the first heat exchange section 1 through the portion of the tubes located the further upstream depending on the circulation of the air flow F. Preferably, the direction of circulation of the refrigerant fluid is reversed depending on whether the exchanger 50 operates as a condenser or as an evaporator. This reversal of direction of circulation depending on the operating mode in which the heat exchanger is used is optional.
Selon un exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur 50, le flux d’air F est un flux d’air extérieur au véhicule. Dans ce cas, l’échangeur 50 est par exemple disposé en face avant du véhicule, derrière la calandre.According to an example of implementation of the heat exchanger 50, the air flow F is an air flow external to the vehicle. In this case, the exchanger 50 is for example arranged on the front of the vehicle, behind the grille.
Selon un autre exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur 50, le flux d’air F est un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule. L’échangeur 50 est alors disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule.According to another example of implementation of the heat exchanger 50, the air flow F is an air flow inside the passenger compartment of the vehicle. The exchanger 50 is then placed in the heating, ventilation and/or air conditioning installation of the vehicle.
Dans une application de l’échangeur de chaleur 50, le fluide réfrigérant peut être un fluide chimique, comme du R1234yf, ou du R134a. Dans une autre application de l’échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant peut être du R744 ou du R290.In an application of the heat exchanger 50, the refrigerant fluid can be a chemical fluid, such as R1234yf, or R134a. In another application of the heat exchanger, the refrigerant can be R744 or R290.
Le fluide réfrigérant circule en parallèle dans les tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes.The refrigerant fluid circulates in parallel in the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes.
D’une manière similaire, le liquide caloporteur circule en parallèle dans les tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes. Le liquide caloporteur peut être un mélange d’eau et de glycol.In a similar manner, the heat transfer liquid circulates in parallel in the tubes 4 of the second bundle 12 of tubes. The heat transfer liquid can be a mixture of water and glycol.
La
Les tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes sont disposés dans des plans parallèles. Sur la
The tubes 3 of the first bundle 11 of tubes are arranged in parallel planes. On the
Les tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes sont alignés selon une direction D perpendiculaire au plan des tubes.The tubes 3 of the first bundle 11 of tubes are aligned in a direction D perpendicular to the plane of the tubes.
Les tubes 3 du premier faisceau 11 peuvent être notamment en aluminium, ou en cuivre. De même, les tubes 4 du deuxième faisceau 12 peuvent être par exemple en aluminium ou en cuivre.The tubes 3 of the first bundle 11 may in particular be made of aluminum or copper. Likewise, the tubes 4 of the second bundle 12 can for example be made of aluminum or copper.
Selon l’exemple illustré, le deuxième faisceau 12 de tubes 4 s’étend dans entre deux plans parallèles P2, P24, ces deux plans étant perpendiculaires au plan des tubes 3 du premier faisceau 1. Le plan P2 est représenté sur la
L’échangeur de chaleur 50 possède ainsi une forme compacte, la deuxième section d’échange thermique 2 remplissant l’espace laissé libre entre l’ensemble des premières branches 5 des tubes 3 de la première section d’échange thermique 1 et l’ensemble des deuxièmes branches 7 des tubes 3.The heat exchanger 50 thus has a compact shape, the second heat exchange section 2 filling the space left free between the set of first branches 5 of the tubes 3 of the first heat exchange section 1 and the set of the second branches 7 of the tubes 3.
Comme on peut le voir particulièrement sur la
D’une façon analogue, la deuxième branche 7 d’un tube 3 du premier faisceau 11 de tubes est reliée à la deuxième branche d’un tube consécutif par un deuxième ensemble d’ailettes 24.In a similar way, the second branch 7 of a tube 3 of the first bundle 11 of tubes is connected to the second branch of a consecutive tube by a second set of fins 24.
Les ailettes 23, 24 améliorent le transfert thermique entre le flux d’air F et le fluide réfrigérant circulant dans les tubes 3 de la première section d’échange thermique 1.The fins 23, 24 improve the heat transfer between the air flow F and the refrigerant fluid circulating in the tubes 3 of the first heat exchange section 1.
Les ailettes 23, 24 comportent des fentes 25 de passage du flux d’air F. Les fentes 25 améliorent le transfert thermique entre le flux d’air F et les ailettes 23, 24.The fins 23, 24 include slots 25 for the passage of the air flow F. The slots 25 improve the heat transfer between the air flow F and the fins 23, 24.
D’une façon similaire, un tube 4 du deuxième faisceau 12 de tubes est relié au tube voisin par un ensemble d’ailettes 32. Ces ailettes améliorent le transfert thermique entre le flux d’air F et le liquide caloporteur circulant dans la deuxième section échange thermique 2. Sur la
La base 6 d’un tube 3 du premier faisceau 11 de tubes est espacée de la base d’un tube 3 consécutif. Autrement dit, les bases des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes sont espacées les unes des autres. L’espace libre entre les bases 6 de deux tubes consécutifs peut être constant.The base 6 of a tube 3 of the first bundle 11 of tubes is spaced from the base of a consecutive tube 3. In other words, the bases of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes are spaced from each other. The free space between the bases 6 of two consecutive tubes can be constant.
Lorsque la première section d’échange thermique 1 fonctionne en évaporateur alors que la température extérieure est inférieure à 0°C ou proche de 0°C, de la glace peut se former sur au moins une partie des tubes du faisceau 11 de tubes. Lorsque la glace fond, l’eau coule le long des tubes 3 jusqu’à la base 6 des tubes. L’écartement existant entre deux tubes 3 voisins permet à l’eau de s’écouler, et évite l’accumulation d’eau au niveau de la base 6 des tubes. Le risque de givrer à nouveau la première section d’échange thermique 1 est ainsi réduit.When the first heat exchange section 1 operates as an evaporator while the outside temperature is below 0°C or close to 0°C, ice can form on at least part of the tubes of the bundle 11 of tubes. When the ice melts, water flows along tubes 3 to the base 6 of the tubes. The spacing between two neighboring tubes 3 allows water to flow, and prevents the accumulation of water at the base 6 of the tubes. The risk of icing up the first heat exchange section 1 again is thus reduced.
Le pourtour extérieur des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes possède une section transversale de forme oblongue. Les tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes sont par exemple des tubes à micro-canaux. Autrement dit, chaque tube 3 comprend une pluralité de canaux parallèles. Les tubes à micro-canaux sont formés par extrusion, puis mis en forme de manière à obtenir la forme en U souhaitée. Le pourtour extérieur des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes possède une section transversale de forme oblongue, définissant un grand axe a et un petit axe b. Le grand axe a de la première branche 5 des tubes est parallèle au flux d’air F. Le grand axe de la deuxième branche 7 des tubes 3 est aussi parallèle au flux d’air F. La
Les tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes peuvent être vrillés au voisinage d’une jonction 35 entre la première branche 5 et la base 6. De même, les tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes peuvent être vrillés au voisinage d’une jonction 36 entre la base 6 et la deuxième branche 7. Autrement dit, le grand axe a d’une section transversale d’un tube 3 tourne progressivement de 90° autour de l’axe d’extension D5 de la première branche 5 d’un tube 3 dans la zone de jonction 35 entre la première branche 5 et la base 6. Cette déformation du tube permet de réaliser la forme en U sans déformer exagérément la matière des tubes.The tubes 3 of the first bundle 11 of tubes can be twisted in the vicinity of a junction 35 between the first branch 5 and the base 6. Likewise, the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes can be twisted in the vicinity of a junction 36 between the base 6 and the second branch 7. In other words, the major axis a of a cross section of a tube 3 gradually rotates by 90° around the axis of extension D5 of the first branch 5 of a tube 3 in the junction zone 35 between the first branch 5 and the base 6. This deformation of the tube makes it possible to produce the U shape without excessively deforming the material of the tubes.
Dans ce mode de réalisation, le grand axe a de la base 6 des tubes 3 est perpendiculaire au flux d’air F.In this embodiment, the major axis a of the base 6 of the tubes 3 is perpendicular to the air flow F.
Selon un exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur 50, la base 6 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes définit un côté inférieur de l’échangeur de chaleur 50 lorsque l’échangeur de chaleur 50 est en position nominale d’installation dans le véhicule. Autrement dit, la base 6 s’étend dans un plan parallèle au plan X, Y. Les différentes figures représentent l’échangeur 50 orienté ainsi.According to an example of implementation of the heat exchanger 50, the base 6 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes defines a lower side of the heat exchanger 50 when the heat exchanger 50 is in the nominal position d installation in the vehicle. In other words, the base 6 extends in a plane parallel to the plane X, Y. The different figures represent the exchanger 50 oriented in this way.
La première branche 5 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes s’étend selon un axe vertical Z lorsque l’échangeur de chaleur 50 est en position nominale d’installation dans le véhicule.The first branch 5 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes extends along a vertical axis Z when the heat exchanger 50 is in the nominal installation position in the vehicle.
Cette configuration est favorable à l’évacuation de l’eau provenant du dégivrage de l’échangeur de chaleur, lorsqu’un dépôt de glace accumulé sur la surface de la première section d’échange thermique fond. En effet, l’eau liquide peut couler le long des tubes sans rencontrer d’obstacle pouvant créer une retenue.This configuration is favorable for the evacuation of water coming from defrosting of the heat exchanger, when an ice deposit accumulated on the surface of the first heat exchange section melts. In fact, liquid water can flow along the tubes without encountering any obstacle that could create a reservoir.
Selon un autre exemple de mise en œuvre, non représenté, la première branche 5 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes s’étend selon un axe horizontal lorsque l’échangeur de chaleur 50 est en position nominale d’installation dans le véhicule. Cet axe horizontal est par exemple l’axe transversal Y du véhicule.
La base 6 des tubes 3 du premier faisceau 11 définit alors un côté latéral de l’échangeur de chaleur 50 lorsque l’échangeur de chaleur 50 est en position nominale d’installation dans le véhicule. Autrement dit, la base 6 s’étend alors dans un plan parallèle au plan Y, Z. Cette configuration est particulièrement adaptée aux applications dans lesquelles le véhicule possède une face avant de faible hauteur et de grande largeur.According to another example of implementation, not shown, the first branch 5 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes extends along a horizontal axis when the heat exchanger 50 is in the nominal installation position in the vehicle. This horizontal axis is for example the transverse axis Y of the vehicle.
The base 6 of the tubes 3 of the first bundle 11 then defines a lateral side of the heat exchanger 50 when the heat exchanger 50 is in the nominal installation position in the vehicle. In other words, the base 6 then extends in a plane parallel to the plane Y, Z. This configuration is particularly suitable for applications in which the vehicle has a front face of low height and wide width.
Comme illustré sur la
Le premier distributeur 9 est par exemple de forme cylindrique. Le premier distributeur 9 comprend une entrée 13 de fluide réfrigérant.The first distributor 9 is for example cylindrical in shape. The first distributor 9 includes a refrigerant fluid inlet 13.
Une deuxième extrémité 16 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes débouche dans un premier collecteur 10 configuré pour rassembler le fluide réfrigérant provenant de l’ensemble des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes. Le premier collecteur 10 s’étend transversalement à l’axe des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes.A second end 16 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes opens into a first collector 10 configured to collect the refrigerant fluid coming from all of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes. The first collector 10 extends transversely to the axis of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes.
Le premier collecteur 10 est par exemple de forme cylindrique. Le premier collecteur 10 comprend une sortie 14 de fluide réfrigérant.The first collector 10 is for example cylindrical in shape. The first collector 10 includes an outlet 14 for refrigerant fluid.
Le premier collecteur 10 et le premier distributeur 9 s’étendent selon des directions parallèles.The first collector 10 and the first distributor 9 extend in parallel directions.
Les tubes 3 sont liés de manière étanche au premier distributeur 9 au niveau de leur première extrémité 15. De même, les tubes 3 sont liés de manière étanche au premier collecteur 10 au niveau de leur deuxième extrémité 16. Les tubes 3 sont par exemple brasés au premier distributeur 9 ainsi qu’au premier collecteur 10.The tubes 3 are tightly linked to the first distributor 9 at their first end 15. Likewise, the tubes 3 are tightly linked to the first collector 10 at their second end 16. The tubes 3 are for example brazed to the first distributor 9 as well as to the first collector 10.
Dans l’exemple illustré, notamment à la
L’entrée de fluide réfrigérant 13 et la sortie de fluide réfrigérant 14 peuvent être disposées l’une par rapport à l’autre de différentes manières. La
Selon les exemples illustrés, l’entrée de fluide réfrigérant 13 et la sortie de fluide réfrigérant 14 sont en vis-à-vis selon une direction perpendiculaire à l’axe du premier distributeur 9. Autrement dit, l’entrée 13 et la sortie 14 de fluide réfrigérant sont disposées sur un même bord latéral de l’échangeur 50.
Selon des variantes non illustrées, l’entrée de fluide réfrigérant 13 et la sortie de fluide réfrigérant 14 peuvent être disposés sur des bords latéraux opposés selon l’axe du premier distributeur 9.
L’entrée de fluide réfrigérant 13 et la sortie de fluide réfrigérant 14 peuvent aussi être disposés à proximité du milieu du premier distributeur 9 et du premier collecteur 10, selon leur direction principale d’extension. Une telle disposition peut permettre de réduire les pertes de charge du réfrigérant et d’amélioration la distribution du réfrigérant. En effet, la distance entre l’entrée de fluide réfrigérant et le tube le plus éloigné est ainsi réduite. Il en est de même pour la distance entre la sortie de fluide réfrigérant et la sortie la plus éloignée.According to the examples illustrated, the refrigerant fluid inlet 13 and the refrigerant fluid outlet 14 face each other in a direction perpendicular to the axis of the first distributor 9. In other words, the inlet 13 and the outlet 14 of refrigerant fluid are arranged on the same lateral edge of the exchanger 50.
According to variants not illustrated, the refrigerant fluid inlet 13 and the refrigerant fluid outlet 14 can be arranged on opposite side edges along the axis of the first distributor 9.
The refrigerant fluid inlet 13 and the refrigerant fluid outlet 14 can also be arranged near the middle of the first distributor 9 and the first collector 10, according to their main direction of extension. Such an arrangement can make it possible to reduce the refrigerant pressure losses and improve the distribution of the refrigerant. In fact, the distance between the refrigerant fluid inlet and the furthest tube is thus reduced. The same goes for the distance between the refrigerant outlet and the furthest outlet.
On notera que l’entrée 13 et la sortie 14 de fluide réfrigérant ne sont pas définies de manière intrinsèque à l’échangeur 50, mais peuvent changer suivant le mode de circulation du fluide réfrigérant au sein du système de conditionnement thermique dans lequel l’échangeur est intégré. En d’autres termes, ce qui correspond à une entrée 13 de fluide réfrigérant dans un mode de fonctionnement peut devenir une sortie 14 de fluide réfrigérant dans un autre mode de fonctionnement. En effet, une fois l’échangeur de chaleur 50 intégré dans un système de conditionnement thermique, le sens de circulation du fluide réfrigérant est imposé par un ensemble de vannes pouvant être sélectivement ouvertes ou fermées. En commandant les différentes vannes, le sens de circulation du fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 1 peut être inversé. Il est ainsi possible de modifier le sens de circulation du fluide réfrigérant en fonction du mode de fonctionnement souhaité, par exemple en condenseur ou en évaporateur.It will be noted that the inlet 13 and the outlet 14 of refrigerant fluid are not defined intrinsically to the exchanger 50, but can change depending on the mode of circulation of the refrigerant fluid within the thermal conditioning system in which the exchanger is integrated. In other words, what corresponds to an inlet 13 of refrigerant fluid in one mode of operation can become an outlet 14 of refrigerant fluid in another mode of operation. Indeed, once the heat exchanger 50 is integrated into a thermal conditioning system, the direction of circulation of the refrigerant fluid is imposed by a set of valves that can be selectively opened or closed. By controlling the different valves, the direction of circulation of the refrigerant fluid in the first heat exchange section 1 can be reversed. It is thus possible to modify the direction of circulation of the refrigerant fluid depending on the desired operating mode, for example as a condenser or evaporator.
Selon un exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur 50, illustré sur la partie A de la
Dans un autre exemple de mise en œuvre de l’échangeur de chaleur 50, schématisé sur la partie B de la
Dans le premier mode de réalisation, illustré notamment sur la
La
La quantité de matière utilisée pour réaliser le premier faisceau 11 de tubes est ainsi diminuée. De plus, une partie des tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes reçoit directement le flux d’air F, sans aucun tube du premier faisceau 11 disposé en amont. Cette partie des tubes 4 est donc particulièrement efficace en termes d’échange thermique. Le cout de revient de l’échangeur 50 peut être diminué sans compromettre son efficacité.The quantity of material used to make the first bundle 11 of tubes is thus reduced. In addition, part of the tubes 4 of the second bundle 12 of tubes directly receives the air flow F, without any tube of the first bundle 11 placed upstream. This part of tubes 4 is therefore particularly effective in terms of heat exchange. The cost price of the exchanger 50 can be reduced without compromising its efficiency.
Dans ce cas, la longueur L1 de la première branche 5 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes 3 est par exemple comprise entre 100 millimètres et 300 millimètres. La longueur L2 de la deuxième branche 7 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes 3 est par exemple comprise entre 300 millimètres et 600 millimètres.In this case, the length L1 of the first branch 5 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes 3 is for example between 100 millimeters and 300 millimeters. The length L2 of the second branch 7 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes 3 is for example between 300 millimeters and 600 millimeters.
Selon l’exemple de réalisation illustré sur les figures, les tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes s’étendent transversalement aux tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes. Les tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes sont parallèles entre eux. Les tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes sont par exemple identiques. Comme illustré schématiquement sur la
La deuxième section d’échange thermique 2 est de forme sensiblement parallélépipédique.The second heat exchange section 2 is of substantially parallelepiped shape.
Un jeu est présent, selon la direction longitudinale X, entre la première branche 5 des tubes 3 du premier faisceau 11 et les tubes 4 du deuxième faisceau 12. De même, un jeu est présent, selon cette même direction longitudinale X, entre les tubes 4 du deuxième faisceau 12 et la deuxième branche 7 des tubes 3 du premier faisceau 11.A clearance is present, in the longitudinal direction 4 of the second bundle 12 and the second branch 7 of the tubes 3 of the first bundle 11.
Une première extrémité 17 des tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes débouche dans un deuxième distributeur 19 configuré pour répartir le liquide caloporteur entre l’ensemble des tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes. Le deuxième distributeur 19 s’étend transversalement à l’axe des tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes. Le deuxième distributeur 19 comprend une entrée 21 de liquide caloporteur.A first end 17 of the tubes 4 of the second bundle 12 of tubes opens into a second distributor 19 configured to distribute the heat transfer liquid between all of the tubes 4 of the second bundle 12 of tubes. The second distributor 19 extends transversely to the axis of the tubes 4 of the second bundle 12 of tubes. The second distributor 19 includes a heat transfer liquid inlet 21.
Une deuxième extrémité 18 des tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes débouche dans un deuxième collecteur 20 configuré pour rassembler le liquide caloporteur provenant de l’ensemble des tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes. La deuxième extrémité des tubes 4 et le deuxième collecteur 20 ne sont pas visibles sur la
Les tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes sont liés de manière étanche au deuxième distributeur 19 au niveau de leur première extrémité 17. De même, les tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes sont liés de manière étanche au deuxième collecteur 20 au niveau de leur deuxième extrémité 18. Les tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes sont par exemple brasés au deuxième distributeur 19 ainsi qu’au deuxième collecteur 20.The tubes 4 of the second bundle 12 of tubes are sealed in a sealed manner to the second distributor 19 at their first end 17. Likewise, the tubes 4 of the second bundle 12 of tubes are sealed in a sealed manner to the second collector 20 at the level of their second end 18. The tubes 4 of the second bundle 12 of tubes are for example brazed to the second distributor 19 as well as to the second collector 20.
Le deuxième collecteur 20 s’étend transversalement à l’axe des tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes. Le deuxième collecteur 20 comprend une sortie 22 de liquide caloporteur. Le deuxième collecteur 20 et le deuxième distributeur 19 s’étendent selon l’axe vertical Z.The second collector 20 extends transversely to the axis of the tubes 4 of the second bundle 12 of tubes. The second collector 20 includes a heat transfer liquid outlet 22. The second collector 20 and the second distributor 19 extend along the vertical axis Z.
La position relative de l’entrée 21 et de la sortie 22 de liquide caloporteur peut varier, selon différents exemples de réalisation. Sur l’exemple de la
Le pourtour des tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes possède une section transversale de forme oblongue.The periphery of the tubes 4 of the second bundle 12 of tubes has a cross section of oblong shape.
La
Sur l’exemple représenté, l’échangeur de chaleur 50 comporte un support 30 reliant la deuxième section d’échange thermique 2 à la base 6 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes.In the example shown, the heat exchanger 50 comprises a support 30 connecting the second heat exchange section 2 to the base 6 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes.
Le support 30 assure un maintien mécanique des bases 6 des tubes 3 de la première section d’échange thermique 1 par rapport à la deuxième section d’échange thermique 2, ce qui permet d’atténuer la propagation des vibrations du véhicule dans les tubes 3 de la première section d’échange thermique 1.The support 30 ensures mechanical retention of the bases 6 of the tubes 3 of the first heat exchange section 1 relative to the second heat exchange section 2, which makes it possible to attenuate the propagation of vehicle vibrations in the tubes 3 of the first heat exchange section 1.
Le support 30 possède une conductivité thermique inférieure à la conductivité thermique des tubes 3 du premier faisceau 11, de préférence inférieure à 10% de la conductivité thermique des tubes 3 du premier faisceau 11.The support 30 has a thermal conductivity lower than the thermal conductivity of the tubes 3 of the first bundle 11, preferably less than 10% of the thermal conductivity of the tubes 3 of the first bundle 11.
Ainsi, le support 30 isole thermiquement la base 6 des tubes 3 de la première section d’échange thermique 1 par rapport à la deuxième section d’échange thermique, en évitant la formation d’un pont thermique.Thus, the support 30 thermally insulates the base 6 of the tubes 3 of the first heat exchange section 1 with respect to the second heat exchange section, avoiding the formation of a thermal bridge.
Le support 30 est par exemple en plastique, notamment en polyamide chargé de fibres de verres (par exemple PA6 chargé de 30% de fibres de verre) ou encore en polypropylène chargé de fibres de verres. (par exemple PP chargé de 30% de fibres de verre.The support 30 is for example made of plastic, in particular polyamide loaded with glass fibers (for example PA6 loaded with 30% glass fibers) or even polypropylene loaded with glass fibers. (for example PP loaded with 30% glass fibers.
Le support 30 peut solidariser la deuxième section d’échange thermique 2 avec la base 6 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes.The support 30 can secure the second heat exchange section 2 with the base 6 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes.
Sur l’exemple illustré à la
Le support 30 comprend ici une paroi étanche 27 reliant la deuxième section d’échange thermique 2 à la base 6 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes de façon à bloquer une circulation du flux d’air F entre la deuxième section d’échange thermique 2 et la base 6 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes.The support 30 here comprises a sealed wall 27 connecting the second heat exchange section 2 to the base 6 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes so as to block a circulation of the air flow F between the second exchange section thermal 2 and the base 6 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes.
La paroi étanche 27 évite que le flux d’air circule dans l’espace compris entre la base des tubes 3 du premier faisceau 11 et la face 26 de la deuxième section d’échange thermique, qui est située en vis-à-vis. La paroi étanche 27 évite ainsi qu’une partie du flux d’air F ressorte de l’échangeur 1 sans échanger de chaleur avec la deuxième section d’échange thermique 2.The sealed wall 27 prevents the air flow from circulating in the space between the base of the tubes 3 of the first bundle 11 and the face 26 of the second heat exchange section, which is located opposite. The sealed wall 27 thus prevents part of the air flow F from emerging from the exchanger 1 without exchanging heat with the second heat exchange section 2.
Le support 30 a ici une section trapézoïdale. La petite base 28 du trapèze est en vis-à-vis de la deuxième section d’échange thermique 2. La grande base 29 est en vis-à-vis de la base 6 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes.The support 30 here has a trapezoidal section. The small base 28 of the trapezoid faces the second heat exchange section 2. The large base 29 faces the base 6 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes.
Ainsi, le support 30 guide vers la deuxième section d’échange thermique 2 le flux d’air F s’écoulant à proximité de la base 6 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes. De plus, l’eau provenant des phases de dégivrage peut aussi être guidée vers le bas de l’échangeur 50 par la paroi étanche 27, ce qui favorise l’évacuation de cette eau.Thus, the support 30 guides towards the second heat exchange section 2 the air flow F flowing near the base 6 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes. In addition, the water coming from the defrosting phases can also be guided towards the bottom of the exchanger 50 by the waterproof wall 27, which promotes the evacuation of this water.
Selon un exemple de réalisation, le support 30 est solidaire de la base 6 de chacun des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes.According to an exemplary embodiment, the support 30 is integral with the base 6 of each of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes.
Le support 30 assure un maintien mécanique des tubes 3 les uns par rapport aux autres, ce qui limite l’amplitude des vibrations. La robustesse mécanique de l’échangeur de chaleur 50 est améliorée.The support 30 ensures mechanical retention of the tubes 3 relative to each other, which limits the amplitude of vibrations. The mechanical robustness of the heat exchanger 50 is improved.
Le support 30 est par exemple surmoulé sur la base 6 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes.The support 30 is for example overmolded on the base 6 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes.
Selon une variante non représentée, la face 26 de la deuxième section d’échange thermique 2 peut être solidarisée avec la base 6 des tubes 3 de la première section d’échange thermique 1, notamment par une brasure. Dans ce cas, le support 30 n’est pas présent. Aucun jeu le long de l’axe Z n’est présent entre la face 26 de la deuxième section d’échange thermique 2 et la base 6 des tubes 3 de la première section d’échange thermique 1.According to a variant not shown, the face 26 of the second heat exchange section 2 can be secured to the base 6 of the tubes 3 of the first heat exchange section 1, in particular by brazing. In this case, support 30 is not present. No play along the Z axis is present between the face 26 of the second heat exchange section 2 and the base 6 of the tubes 3 of the first heat exchange section 1.
Selon encore une variante de réalisation, les tubes 4 du deuxième faisceau 12 de tubes s’étendent parallèlement à la première branche 5 des tubes 3 du premier faisceau 11 de tubes.
Cette disposition permet de disposer le deuxième collecteur 20 ou le deuxième distributeur 19 en vis-à-vis de la base 6 des tubes 4 du premier faisceau 11 de tubes. La base 6 des tubes de fluide réfrigérant peut ainsi être fixée au deuxième collecteur 20, ou au deuxième distributeur 19, afin d’assurer un maintien des tubes en U du faisceau 11 de tubes de la première section d’échange thermique 1.According to yet another alternative embodiment, the tubes 4 of the second bundle 12 of tubes extend parallel to the first branch 5 of the tubes 3 of the first bundle 11 of tubes.
This arrangement makes it possible to arrange the second collector 20 or the second distributor 19 opposite the base 6 of the tubes 4 of the first bundle 11 of tubes. The base 6 of the refrigerant fluid tubes can thus be fixed to the second collector 20, or to the second distributor 19, in order to ensure retention of the U-shaped tubes of the bundle 11 of tubes of the first heat exchange section 1.
Les tubes 3 du premier faisceau 11 de fluide réfrigérant pouvant être soit horizontaux soit verticaux, et les tubes 4 du deuxième faisceau 12 de liquide caloporteur pouvant eux aussi être soit horizontaux soit verticaux, quatre dispositions sont possibles.The tubes 3 of the first bundle 11 of refrigerant fluid can be either horizontal or vertical, and the tubes 4 of the second bundle 12 of heat transfer liquid can also be either horizontal or vertical, four arrangements are possible.
Claims (15)
- une première section d’échange thermique (1) configurée pour permettre un échange de chaleur entre un fluide réfrigérant et un flux d’air (F),
la première section d’échange thermique (1) comprenant un premier faisceau (11) de tubes (3) formant un ensemble de canaux de circulation du fluide réfrigérant configurés pour être disposés dans le flux d’air (F),
- une deuxième section d’échange thermique (2) configurée pour permettre un échange de chaleur entre un liquide caloporteur et le flux d’air (F),
la deuxième section d’échange thermique comprenant un deuxième faisceau (12) de tubes (4) formant un ensemble de canaux de circulation de liquide caloporteur configurés pour être disposés dans le flux d’air (F),
dans lequel les tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes ont une forme en U comportant une première branche (5) et une deuxième branche (7) reliées par une base (6),
dans lequel la première branche (5) est disposée en amont de la deuxième branche (7) selon un sens d’écoulement du flux d’air (F), et
dans lequel le deuxième faisceau de tubes (12) est disposé entre la première branche (5) et la deuxième branche (7) des tubes (3) du premier faisceau de tubes (1) selon le sens d’écoulement du flux d’air (F).Heat exchanger (50) for a motor vehicle, comprising:
- a first heat exchange section (1) configured to allow heat exchange between a refrigerant fluid and an air flow (F),
the first heat exchange section (1) comprising a first bundle (11) of tubes (3) forming a set of refrigerant circulation channels configured to be arranged in the air flow (F),
- a second heat exchange section (2) configured to allow heat exchange between a heat transfer liquid and the air flow (F),
the second heat exchange section comprising a second bundle (12) of tubes (4) forming a set of heat transfer liquid circulation channels configured to be arranged in the air flow (F),
in which the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes have a U shape comprising a first branch (5) and a second branch (7) connected by a base (6),
in which the first branch (5) is arranged upstream of the second branch (7) in a direction of flow of the air flow (F), and
in which the second bundle of tubes (12) is arranged between the first branch (5) and the second branch (7) of the tubes (3) of the first bundle of tubes (1) in the direction of flow of the air flow (F).
dans lequel les tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes sont disposés dans des plans parallèles,
et dans lequel les tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes sont alignés selon une direction (D) perpendiculaire au plan des tubes.Heat exchanger (50) according to claim 1, in which each tube (3) of the first bundle (11) of tubes extends in a plane,
in which the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes are arranged in parallel planes,
and in which the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes are aligned in a direction (D) perpendicular to the plane of the tubes.
dans lequel le grand axe de la deuxième branche (7) des tubes (3) est parallèle au flux d’air (F),
et dans lequel le grand axe de la base (6) des tubes (3) est perpendiculaire au flux d’air (F).Heat exchanger (50) according to one of the preceding claims, in which the outer periphery of the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes has a cross section of oblong shape, defining a major axis and a minor axis, in in which the major axis of the first branch (5) of the tubes is parallel to the air flow (F),
in which the major axis of the second branch (7) of the tubes (3) is parallel to the air flow (F),
and in which the major axis of the base (6) of the tubes (3) is perpendicular to the air flow (F).
et dans lequel la première branche (5) des tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes s’étend selon un axe vertical (Z) lorsque l’échangeur de chaleur (50) est en position nominale d’installation dans le véhicule.Heat exchanger (50) according to one of the preceding claims, in which the base (6) of the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes defines a lower side of the heat exchanger (50) when the heat exchanger (50) is in the nominal installation position in the vehicle,
and in which the first branch (5) of the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes extends along a vertical axis (Z) when the heat exchanger (50) is in the nominal installation position in the vehicle.
et dans lequel la première branche (5) des tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes s’étend selon un axe horizontal lorsque l’échangeur de chaleur (50) est en position nominale d’installation dans le véhicule.Heat exchanger (50) according to one of claims 1 to 5, in which the base (6) of the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes defines a lateral side of the heat exchanger (50) when the heat exchanger (50) is in the nominal installation position in the vehicle,
and in which the first branch (5) of the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes extends along a horizontal axis when the heat exchanger (50) is in the nominal installation position in the vehicle.
dans lequel une deuxième extrémité (16) des tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes débouche dans un premier collecteur (10) configuré pour rassembler le fluide réfrigérant provenant de l’ensemble des tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes,
et dans lequel le premier distributeur (9) est disposé en aval du premier collecteur (10) selon un sens d’écoulement du flux d’air (F) lorsque l’échangeur de chaleur (50) est en position nominale d’installation dans le véhicule.Heat exchanger (50) according to one of claims 1 to 7, in which a first end (15) of the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes opens into a first distributor (9) configured to distribute the fluid refrigerant between all the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes,
in which a second end (16) of the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes opens into a first collector (10) configured to collect the refrigerant fluid coming from all of the tubes (3) of the first bundle (11 ) of tubes,
and in which the first distributor (9) is arranged downstream of the first collector (10) in a direction of flow of the air flow (F) when the heat exchanger (50) is in the nominal installation position in the vehicle.
dans lequel une première extrémité (15) des tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes débouche dans un premier distributeur (9) configuré pour répartir le fluide réfrigérant entre l’ensemble des tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes,
dans lequel une deuxième extrémité (16) des tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes débouche dans un premier collecteur (10) configuré pour rassembler le fluide réfrigérant provenant de l’ensemble des tubes (3) du premier faisceau (11) de tubes,
et dans lequel le premier collecteur (10) est disposé en aval du premier distributeur (9) selon un sens d’écoulement du flux d’air (F) lorsque l’échangeur de chaleur (50) est en position nominale d’installation dans le véhicule.Heat exchanger (50) according to one of claims 1 to 7,
in which a first end (15) of the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes opens into a first distributor (9) configured to distribute the refrigerant fluid between all of the tubes (3) of the first bundle (11) tubes,
in which a second end (16) of the tubes (3) of the first bundle (11) of tubes opens into a first collector (10) configured to collect the refrigerant fluid coming from all of the tubes (3) of the first bundle (11 ) of tubes,
and in which the first collector (10) is arranged downstream of the first distributor (9) in a direction of flow of the air flow (F) when the heat exchanger (50) is in the nominal installation position in the vehicle.
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| FR2212163A FR3142241A1 (en) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | Heat exchanger for motor vehicle |
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2022
- 2022-11-22 FR FR2212163A patent/FR3142241A1/en active Pending
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2023
- 2023-11-16 WO PCT/EP2023/082050 patent/WO2024110305A1/en unknown
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| FR3076606A1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-12 | Valeo Systemes Thermiques | THERMAL TREATMENT SYSTEM FOR ELECTRIC OR HYBRID VEHICLE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024110305A1 (en) | 2024-05-30 |
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