WO2012041441A2 - Echangeur de chaleur pour vehicule automobile. - Google Patents

Echangeur de chaleur pour vehicule automobile. Download PDF

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WO2012041441A2
WO2012041441A2 PCT/EP2011/004492 EP2011004492W WO2012041441A2 WO 2012041441 A2 WO2012041441 A2 WO 2012041441A2 EP 2011004492 W EP2011004492 W EP 2011004492W WO 2012041441 A2 WO2012041441 A2 WO 2012041441A2
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heat exchanger
chamber
manifold
partition
tubes
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PCT/EP2011/004492
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WO2012041441A3 (fr
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Aurélie Bellenfant
Alain Pourmarin
Fabienne Bedon
Eric Goyet
Jean Christophe Prevost
Virginie Vincent
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Valeo Systems Thermiques
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
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    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
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    • F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a condenser, a heating system, ventilation and / or air conditioning of a passenger compartment of a motor vehicle.
  • EP 1 223 391 A1 discloses a conventional design of such a condenser comprising a bundle of tubes, in each of which are formed one or more channels adapted to a circulation of a refrigerant fluid.
  • the tubes are aligned in a single row, and their ends are received in common manifolds, which provide a mutual fluid communication in different tubes of channels.
  • the refrigerant enters the condenser in the gas phase and, as it passes through the channels of the different tubes, thermally exchange with the air passing through the condenser externally, resulting in progressive condensation in the liquid phase.
  • the bending of the tubes substantially reduces the "useful height" of the beam, that is to say the height of the tubes available for heat exchange. Part of the height of the tubes is then "sacrificed" to the bending.
  • the use of a turning box requires additional components, which increase the cost and complexity of the condenser.
  • the present invention provides a heat exchanger having good thermal performance, minimal pressure losses and dimensions compatible with integration into a housing of a heating, ventilation and / or air conditioning.
  • the present invention provides a heat exchanger comprising:
  • a plurality of tubes arranged in a bundle of tubes having a width in a longitudinal direction, a depth in a transverse direction and a height in a vertical direction and allowing a circulation of a refrigerant
  • the first partition dividing, respectively, the first manifold and the second manifold, at least partially, into a first compartment and a second compartment adjacent in the transverse direction. More particularly, the heat exchanger comprises at least a second partition dividing the first compartment and the second compartment of the first header into a first chamber, a fourth chamber and at least one adjacent overturning compartment, in the longitudinal direction, at the first bedroom and the fourth bedroom.
  • the plurality of tubes is arranged in a first row and in a second row, so that:
  • the heat exchanger is connected to a refrigerant circuit by a first pipe and a second pipe opening respectively into the first chamber and the fourth chamber of the first manifold.
  • the first partition divides the turning compartment into a second chamber and a third chamber.
  • the first partition is a partition wall between the second chamber and the third chamber pierced with at least one through passage.
  • the heat exchanger comprises at least one bottom plate and at least one cover, both assembled to form the first header and / or the second header.
  • the first partition is formed by a protrusion of the cover and / or the base plate towards the bottom plate and / or the cover and in contact with the bottom plate and / or cover.
  • the second partition comprises an additional partition element interposed between the bottom plate and the cover.
  • the additional partitioning element is shaped in correspondence of shape with the first manifold and / or the second manifold.
  • the lid is formed by a stamped metal plate defining at least a first longitudinal recess and a second longitudinal recess.
  • the first partition is formed by a non-stamped area of the metal plate.
  • the second partition is formed by a non-stamped area of the metal plate.
  • the stamped metal plate forming the lid comprises at least one transverse recess, delimited by two second partitions, forming the turning compartment.
  • the proposed heat exchanger comprises two rows of tubes, organized in two layers of tubes and, in particular, four passes.
  • the thermal performance of the heat exchanger is optimized with respect to an imposed space requirement, in particular when the heat exchanger must be integrated in a heating, ventilation and / or air conditioning unit.
  • the first and the second pass, on the one hand, and the third and fourth passes, on the other hand, are made through tubes of the same row.
  • the communication of the tubes of a row with tubes of the other row is carried out in one of the manifolds, without additional parts.
  • the communication between the two plies of tubes can be dimensioned such that the passage section of the communication means is greater than or equal to the cumulative section of the tubes opening into the placing chambers. This avoids the creation of additional pressure drops.
  • the communication means are distributed over the entire length of the partition between the placing rooms in several places. This improves the distribution of the rows of tubes, and therefore the efficiency of the heat exchanger, the thermal distribution in the heat exchanger and the internal pressure losses experienced by the flowing fluid.
  • FIG. 1 represents a heat exchanger according to a first embodiment of the invention, in the assembled state, seen in perspective,
  • FIG. 2 represents the heat exchanger of FIG. 1 in exploded and perspective view
  • FIG. 3 represents a detail view of the heat exchanger of FIG. 1 presenting a first collector box, in an exploded view and in perspective,
  • FIG. 4 represents a detailed view of the heat exchanger of FIG. 1 presenting a second collecting box, in exploded and perspective view,
  • FIG. 5 is similar to FIG. 1 showing a flow of refrigerant inside the heat exchanger
  • FIG. 6 is a detail VI of FIG. 5,
  • FIG. 7 represents a heat exchanger according to a second embodiment of the invention, in a view similar to FIG. 1,
  • FIG. 8 represents the heat exchanger of FIG. 7 in a view similar to FIG. 2,
  • FIG. 9 represents a first manifold for the heat exchanger according to FIG. 7, in a view similar to FIG. 3,
  • FIG. 10 represents a second header for the heat exchanger according to FIG. 7, in a view similar to FIG. 4, and
  • FIG. 11 shows the heat exchanger according to FIG. 7 in a view similar to FIG. 5.
  • FIGS. 1 to 4 on which at least a heat exchanger 1 is shown, or first heat exchanger 1, in particular for use as a condenser, in particular as an internal condenser for integration with a heating, ventilation and / or air conditioning unit of a motor vehicle.
  • Figures 1 and 2 show the heat exchanger 1 according to a first embodiment of the invention, respectively, in the assembled state and exploded in perspective. More particularly, Figures 3 and 4 show a detail view of the heat exchanger 1 having, respectively, a first manifold and a second manifold, exploded view and in perspective.
  • the heat exchanger 1 comprises a bundle of tubes 3 consisting of a plurality of tubes 5 adapted to the circulation of a fluid, in particular a refrigerant circulating in an air conditioning loop of a heating, ventilation and / or heating system. or air conditioning of a passenger compartment of a motor vehicle.
  • the heat exchanger 1 extends over a width T along a first direction ' ⁇ ', referred to as the longitudinal direction, over a depth 'p' along a second direction 'y', referred to as the transverse direction, and over a height 'h' in a third direction 'z', said vertical direction.
  • the heat exchanger 1 is arranged such that the tubes 5 are distributed in a first row 7A and a second row 7B.
  • the first row 7A and the second row 7B are parallel to each other and are arranged one behind the other in the transverse direction.
  • the first row 7A consists of a plurality of tubes 5 arranged parallel to each other in the longitudinal direction.
  • the second row 7B consists of a plurality of tubes 5 arranged parallel to each other in the longitudinal direction.
  • Each tube 5 extends to a depth 'pt' in the transverse direction and to a height 'ht' in the vertical direction.
  • a first end of the tube 5 is received in a first manifold 9 and a second end of the tube 5, opposite the first end, is received in a second manifold 11.
  • the first manifold 9 and the second manifold 11 have an elongated shape.
  • the first manifold 9 and the second manifold 11 extend substantially in the longitudinal direction, and are arranged with respect to the tube bundle 3 so that the longitudinal direction of the first manifold 9 and the second manifold 11 match. to the longitudinal direction of the bundle of tubes 3.
  • the heat exchanger 1 comprises a first pipe 13 and a second pipe 15 to allow a connection of the heat exchanger 1 to a refrigerant circuit.
  • the first pipe 13 and the second pipe 15 are disposed at a first end of the first manifold 9 and open into the latter.
  • the first pipe 13 and the second pipe 15 can be arranged differently, in particular the first pipe 13 and the second pipe 15 can be arranged at one end of the second header 11 or be respectively disposed at one end of the first header 9 and at one end of the second manifold 11.
  • the first manifold 9 comprises a profile shaped as a box bottom plate 17, or first bottom plate 17, and a profile shaped as a box lid 19, or first lid 19.
  • the first bottom plate 17 and the first cover 19 are fixed to one another in order to achieve an interior volume defining the first manifold 9.
  • the first bottom plate 17 is pierced with a plurality of first orifices 21.
  • the plurality of first orifices 21 is distributed in two rows so that the first orifices 21 of each of the rows are aligned in the longitudinal direction.
  • the section of each first orifice 21 is shaped so that it fits the contour of the cross section of the tubes 5.
  • the tubes 5 have a shape of flat tubes.
  • the first bottom plate 17 and the first cover 19 have a cross section shaped into two joined circle portions.
  • the first bottom plate 17 and the first cover 19 have complementary cross sections, which, when joined, correspond to the cross section of the first manifold 9.
  • the first manifold 9 is shaped in the manner of two cylindrical portions of circular section, interconnected by a common generator.
  • the first manifold 9 further comprises a first closing partition 22.
  • the first closing partition 22 is of a shape corresponding to the cross section of the first manifold 9.
  • the first closing partition 22 is interposed between the first bottom plate 17 and the first cover 19. According to the first embodiment of the invention, the first closing partition 22 is disposed at a second end of the first manifold 9 opposite the first end on which the first manifold 13 is disposed and the second tubing 15.
  • the first manifold 9 also comprises a second closing partition 23, of a general shape similar to the first closing partition 22, interposed between the first bottom plate 17 and the first cover 19, at the first end of the first header 9 .
  • the second closing partition 23 is distinguished from the first closing partition 22 in that it is pierced with two openings adapted to receive respectively end portions of the first pipe 13 and the second pipe 15.
  • the openings of the second closing partition 23 are arranged, respectively, approximately at the center of each of the two circular portions forming the second closing partition 23.
  • the first closing partition 22 and the second closing partition 23 are fixed sealingly to the first bottom plate 17 and the first cover 19, for example by brazing.
  • the first pipe 13 and the second pipe 15 are attached to a plate 24.
  • the plate 24 has a first connection port 25 and a second connection port 26 adapted to receive end portions of the first pipe 13 and the second pipe 15.
  • the plate 24 also have end portions (not referenced) received in the openings of the second closure wall 23.
  • the first pipe 13, the second tubing 15, the plate 24, the first connection port 25 and the second connection port 26 are made in a single piece.
  • the first manifold 9 has a closed interior space into which the tubes 5 of the bundle of tubes 3 open.
  • the first cover 19 has, at the junction of the two portions of a circle, a first partition 27, made, in particular, in the form of a projection 27, extending, in the longitudinal direction, in the direction of the first bottom plate 17, over the entire length of the first cover 19.
  • the protrusion 27 forms a first separation which, in cooperation with the first bottom plate 17, divides the interior space of the first manifold 9 into a first compartment 28 and a second compartment 29 extending respectively in the longitudinal direction over any or part of the length of the first manifold 9.
  • the first compartment 28 and the second compartment 29 are mutually adjacent in the transverse direction.
  • a first row of the first orifices 21 of the first bottom plate 17 is housed in the first compartment 28, while the second row of the first orifices 21 is housed in the second compartment 29.
  • the first manifold 9 further comprises a second partition 30, made in particular as an additional partition member 30.
  • the additional partition member 30 is formed as a flat piece of similar shape to the first closure wall 22, interposed between the first bottom plate 17 and the first cover 19.
  • the additional partition element 30 is arranged in the second direction 'y'. According to one embodiment, the additional partitioning element 30 is in a median position relative to the first and second ends of the first manifold 9.
  • the additional partition element 30 has a slot adapted to adapt to the passage of the projection 27.
  • the projection 27 also has a homologous slot intended to cooperate with the slot the additional partitioning element 30.
  • the additional partitioning element 30 acts as a separator which divides the first compartment 28 into a first chamber 31 and a second chamber 33.
  • the second chamber 33 is thus adjacent to the first chamber 31 as follows the longitudinal direction.
  • the first pipe 13 opens into the first chamber 31 of the first compartment 28.
  • the additional partition element 30 divides the second compartment 29 into a third chamber 35 and a fourth chamber 37.
  • the third chamber 35 is adjacent to the second chamber 33 in the transverse direction.
  • the fourth chamber 37 is adjacent to the third chamber 35 in the longitudinal direction.
  • the second tube 15 opens into fourth chamber 37.
  • the first orifices 21 of the first bottom plate 17 housed in the first compartment 28 and the second compartment 29 are distributed, approximately equally, between the first chamber 31 and the second chamber 33, on the one hand, and between the third chamber room 35 and the fourth room 37, on the other hand.
  • the projection 27 is pierced with at least one through passage 38, advantageously a plurality of through passages 38.
  • the through passage 38, or the plurality of through passages 38 opens into the second chamber 33 and the third Chamber 35.
  • the through passage 38, or the plurality of through passages 38 allows a communication between the second chamber 33 and the third chamber 35.
  • the passages through 38 are regularly distributed over the entire length of the projection 27 separating the second chamber 33 and the third chamber 35.
  • the second chamber 33 and the third chamber 35 define, in common, a turning compartment.
  • the second manifold 11 is similarly shaped to the first manifold 9. However, the second manifold 11 includes structural differences from the first manifold 9 which are:
  • the additional partitioning element 30 is replaced by a stiffening element 51, made of a flat piece of contour similar to the additional partitioning element 30, the second closing partition 23 is replaced by a partition element similar to the first closing partition 22, and
  • the projection 27 of the second manifold 11 does not have a through-passage 38 or a plurality of through-passages 38.
  • the stiffening element 51 is pierced with two passages 53.
  • the two passages 53 of the stiffening element 51 are arranged, respectively, approximately at the center of each of the two circular portions forming the stiffening element 51.
  • the stiffening element 51 is arranged in the second direction Y, and is in a median position with respect to the first and second stiffening ends of the second manifold 11.
  • the stiffening element 51 and the projection 27 of the second header 11 together form a second set of partitions which divides the first compartment 28 of the second manifold 11 into a first chamber 55 and a second chamber 57.
  • the first chamber 55 and the second chamber 57 are respectively elongate in the longitudinal direction.
  • the first chamber 55 is adjacent to the second chamber 57 in the longitudinal direction, or first direction 'x'.
  • the stiffening element 51 and the projection 27 of the second manifold 11 divide the second compartment 29 of the second manifold 11 into a third chamber 59 and a fourth chamber 61.
  • the third chamber 59 and the fourth chamber 61 are respectively elongate in the longitudinal direction.
  • the third chamber 59 is adjacent to the fourth chamber 61 in the longitudinal direction, or first direction 'x'.
  • the third chamber 59 is adjacent to the second chamber 57 in the transverse direction
  • the fourth chamber 61 is adjacent to the first chamber 55 in the transverse direction.
  • the heat exchanger 1 also comprises a plurality of heat exchange fins 63.
  • Each heat exchange fin 63 is disposed between two tubes 5 adjacent and belonging to the first row 7A and between two tubes 5 belonging to the the second row 7B. In order to facilitate heat exchange, each heat exchange fin 63 is in contact with the two adjacent tubes 5 between which it is disposed.
  • the heat exchange fins 63 disposed at the ends of the tube bundle 3 are in contact with a tube 5 of the first row 7A and the second row 7B and, with a terminal cheek 65.
  • the cheek terminal 65 provides a stiffening of the assembly of the heat exchanger 1.
  • the heat exchange fin 63 is disjoint to create a space between the first row 7A and the second row 7B of tubes 5 of the heat exchanger 1.
  • the additional partition element 30 and the stiffening element 51 are in a median position with respect to the first and second ends, respectively, of the first manifold 9 and the second manifold 11
  • the additional partition member 30 and the stiffening member 51 may be arranged at various positions, with respect to the first and second ends, respectively, the first manifold 9 and the second manifold 11, in the longitudinal direction.
  • FIG. 5 is similar to FIG. 1 showing a flow of refrigerant inside the heat exchanger 1.
  • FIG. 6 is a detailed view of FIG. 5.
  • the refrigerant enters the first chamber 31 of the first manifold 9 through the first manifold 13 (arrow 67). It borrows the tubes 5 of the first row 7A opening into the first chamber 31 to reach the first chamber 55 of the second header 1 1 (arrow 69). From the first chamber 55, the refrigerant passes through the passage 53 of the stiffening element 51 to reach the second chamber 57 of the second manifold 11 (arrow 71).
  • the refrigerant flows through the tubes 5 of the first row 7A to reach the second chamber 33 of the first manifold 9 (arrow 73).
  • the refrigerant borrows the tubes 5 of the second row 7B to reach the third chamber 59 of the second header 1 1 (arrow 77). From the third chamber 59 of the second manifold 11, the coolant reaches the fourth chamber 61 of the second manifold 11 through the passage 53 of the stiffening element 51 (arrow 79).
  • the refrigerant borrows the tubes 5 of the second row 7B to reach the fourth chamber 37 of the first manifold 9 (arrow 81) before leaving the heat exchanger 1 via the second manifold 15 (arrow 83 ).
  • the through passages 38 put in fluid communication the second chamber 33 and the third chamber 35.
  • the cross section of the through passages 38 is determined in such a way that the pressure drops of the fluid flowing through the heat exchanger 1 are minimized. This implies in particular that the cumulative section of the through passages 38 is greater than or equal to the cumulative cross section of the tubes 5 opening into the second chamber 33.
  • FIG. 7 shows a heat exchanger 85 according to a second embodiment of the invention, in a view similar to FIG. 1.
  • FIG. 8 represents the heat exchanger 85 of FIG. 7 in a view similar to FIG. 2.
  • FIGS. 9 and 10 represent, respectively, a first header and a second manifold of the heat exchanger 85 according to the second embodiment of the invention, in views similar to FIGS. 4.
  • the heat exchanger 85 is distinguished by the design of a first manifold 87 and a second manifold 89 different from the first manifold 9 and the second manifold 11 of the heat exchanger 1 according to the invention.
  • first embodiment of the invention first embodiment of the invention.
  • the first manifold 87 of the heat exchanger 85 comprises a profile shaped as a box bottom plate 91, or second bottom plate 91, and a profile shaped as a cover plate. box 93, or second cover 93.
  • the second bottom plate 91 and the second cover 93 are fixed to each other in order to provide an interior volume defining the first manifold 87.
  • the second bottom plate 91 comprises a first large contact face 94 and the second cover 93 has a second large contact face 94.
  • the second bottom plate 91 and the second cover 93 are assembled with mutual support of the large contact face 94 of the second bottom plate 91 and the large contact face 94 of the second cover 93.
  • the second bottom plate 91 is pierced with a plurality of second orifices 95, similar in shape and disposition to the first orifices 21 of the heat exchanger 1 according to the first embodiment of the invention.
  • the second bottom plate 91 is provided on its longitudinal edges with a plurality of hooking tabs 97 intended to be folded over the second cover 93, on an outer face, opposite to the large contact face 94 of the second cover 93.
  • the second cover 93 has a first longitudinal recess 99 and a second longitudinal recess 101.
  • the first longitudinal recess 99 and the second longitudinal recess 101 are elongate in the longitudinal direction, and mutually adjacent in the transverse direction.
  • the first longitudinal recess 99 and the second longitudinal recess 101 have cross sections of substantially semicircular shape.
  • the first longitudinal recess 99 and the second longitudinal recess 101 are made by stamping a metal plate to obtain the second cover 93.
  • the first longitudinal recess 99 is separated from the second longitudinal recess 101 by a first partition 103, made, in particular, in the form of a longitudinal partition wall 103.
  • the partition wall longitudinal 103 is obtained, in particular, by a lack of stamping of a corresponding part of the second cover 93.
  • the first longitudinal recess 99 and the second longitudinal recess 101 have, respectively, an open longitudinal end on a longitudinal end of the second cover 93.
  • first longitudinal recess 99 and the second longitudinal recess 101 have a closed opposite longitudinal end composed of a second partition 105, made, in particular, in the form of a transverse partition 105 of the second cover 93.
  • the transverse partition wall 105 of the second cover 93 is obtained, in particular, by a lack of stamping of a corresponding part of the second cover 93.
  • the transverse partition wall 105 of the second cover 93 is, in the particular embodiment shown, in the middle position relative to the second cover 93 in the longitudinal direction.
  • the longitudinal partition wall 103 and the transverse partition wall 105 act in the manner of partitions which create inside the first collector box 87, a first chamber 117 and a second chamber 118.
  • the first chamber 117 and the second chamber 118 have their relative positions corresponding to the relative positions of the first recess 99 and the second recess 101, and in which are housed respectively a portion of the second orifices 95 of a first row 7A and part of second orifices 95 of the second row 7B.
  • the second cover 93 Opposite the first recess 99 and the second recess 101 relative to the transverse partition wall 105 of the second cover 93, the second cover 93 has a plurality of transverse recesses 107.
  • the transverse recesses 107 are of elongate shape in the transverse direction. In particular, the transverse recesses 107 are made by stamping.
  • the transverse recesses 107 are adjacent to each other in the longitudinal direction. Two adjacent transverse recesses 107 are separated by a second partition 109, made, in particular, in the form of an additional separation wall 109. Each additional separation wall 109 is obtained, in particular, by a lack of stamping of a corresponding portion of the second cover 93.
  • the transverse partition wall 105 and the additional partition walls 109 act as partitions.
  • the transverse partition wall 105 and the additional partition walls 109 create, in the interior space of the first manifold 87, third chambers 111.
  • the third chambers 111 are mutually adjacent in the longitudinal direction.
  • each third chamber 111 houses two second orifices 95 of the first row and the second row of second orifices 95.
  • each third chamber 111 defines, individually or in combination, a turning compartment.
  • one of the third chambers 111 houses a single second orifice 95 of the first row 7A and the second row 7B of second holes 95.
  • the number of second orifices 95 of the first row 7A and the second row 7B of second orifices 95 opening into each third chamber 111 may be greater than or less than three.
  • Each third chamber 111 puts in fluid communication one or more tubes 5 of the first row 7A with a corresponding number of tubes 5 of the second row 7B.
  • the second bottom plate 91 has, vis-à-vis the open longitudinal end of the first longitudinal recess 99 and the second longitudinal recess 101, two supports 110.
  • the supports 110 are of semicircular section, made, in particular, by stamping the second bottom plate 91.
  • the supports 110 in combination with the first longitudinal recess 99 and the second longitudinal recess 101, define circular section orifices adapted to receive the first tubing 13 and the second tubing 15, made here in the form of cylindrical pieces of circular section.
  • the second manifold 89 has a second bottom plate 112 analogous to the second bottom plate 91 of the first box 87, except that it is devoid of supports 110.
  • the second manifold 89 further has a second cover 113 having two longitudinal recesses 115.
  • the two longitudinal recesses 115 of the second cover 113 of the second manifold 89 are adjacent to each other in the transverse direction.
  • the two longitudinal recesses 115 are made by stamping and are separated from one another by a first partition 116, carried out, in particular, in the form of a longitudinal partition wall 116.
  • the longitudinal partition wall 116 is obtained, in particular, by a lack of stamping of a corresponding part of the second cover 113.
  • the longitudinal dividing wall 116 of the second cover 113 acts as a partition and divides the inside of the second header 89 into two longitudinal chambers which in mutual fluid communication, on the one hand, the set of tubes 5 of the first row 7A and, on the other hand, all the tubes 5 of the second row 7B.
  • FIG. 1 shows the heat exchanger 85 according to FIG. 7 in a view similar to FIG. 5.
  • the circulation of the refrigerant inside the heat exchanger 85 is analogous to the circulation of the refrigerant in the heat exchanger 1 according to the first embodiment of the invention, except that the through passages 38 of coolant between the second chamber and the third chamber are replaced by the plurality of third rooms 111.
  • the heat exchanger 1 according to the first embodiment and the heat exchanger 85 according to the second embodiment further comprise fixing means adapted so that the heat exchanger according to the present invention presents in a motor vehicle a position such that the tubes 5 extend in height in a vertical direction, when the vehicle is positioned substantially horizontally.
  • Such positioning advantageously associated with the circulation of the refrigerant in four passes, minimizes the temperature differences of the air at the outlet of the heat exchanger.
  • a particular application of the present invention consists of an internal condenser in a motor vehicle air conditioning circuit operating at least in a heat pump mode, the internal condenser being disposed in a housing of the heating, ventilation and / or air conditioning system. of the vehicle.

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Abstract

L'invention a pour objet un échangeur de chaleur (1) comprenant : une pluralité de tubes (5) permettant une circulation d'un fluide réfrigérant agencés en un faisceau de tubes (3) ayant une largeur (I) selon une direction longitudinale (x), une profondeur (p) selon une direction transversale (y) et une hauteur (h) selon une direction verticale (z); une première boîte collectrice (9, 87) et une seconde boîte collectrice (11, 89) à l'intérieur desquelles débouchent les tubes (5) du faisceau de tubes (3); une première cloison (27, 103, 116) agencée respectivement dans la première boîte collectrice (9, 87) et dans la seconde boîte collectrice (11, 89), et la première cloison (27, 103, 116) divisant, respectivement, la première boîte collectrice (9, 87) et la seconde boîte collectrice (11, 89), au moins partiellement, en un premier compartiment (28) et un second compartiment (29) adjacents suivant la direction transversale. L'échangeur de chaleur (1) comprend au moins une deuxième cloison (30, 105, 109) divisant la premier compartiment (28) et le second compartiment (29) de la première boîte collectrice (9, 87) en une première chambre (31, 117), une quatrième chambre (37, 118) et au moins un compartiment de retournement (33, 35; 111) adjacent, selon la direction longitudinale, à la première chambre (31, 117) et à la quatrième chambre (37, 118).

Description

Echangeur de chaleur pour véhicule automobile.
L'invention se rapporte à un échangeur de chaleur, et plus particulièrement à un condenseur, d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un habitacle d'un véhicule automobile.
On connaît, par exemple de EP 1 223 391 A1 , une conception classique d'un tel condenseur comprenant un faisceau de tubes, dans chacun desquels sont ménagés un ou plusieurs canaux adaptés à une circulation d'un fluide réfrigérant. Les tubes sont alignés en une unique rangée, et leurs extrémités sont reçues dans des boîtes collectrices communes, lesquelles assurent une mise en communication fluidique mutuelle des canaux de tubes différents.
Le fluide réfrigérant pénètre dans le condenseur en phase gazeuse et, à mesure qu'il traverse les canaux des différents tubes, échange thermiquement avec l'air traversant extérieurement le condenseur, entraînant une condensation progressive en phase liquide.
Toutefois, un tel condenseur d'architecture classique présente un encombrement relativement important. L'encombrement correspond, pour l'essentiel, à la "hauteur" du condenseur, correspondant, par convention, à la hauteur des tubes utilisés à laquelle s'ajoute la hauteur des boîtes collectrices, et la largeur du condenseur, correspondant, par convention, à la distance entre les tubes d'extrémités du faisceau.
Il faut toutefois comprendre que l'emploi des termes "hauteur" et "largeur" ne préjugent aucunement la disposition du condenseur à bord du véhicule, qui peut être telle que les tubes soient généralement disposés verticalement, horizontalement, ou selon une inclinaison quelconque, le véhicule étant considéré généralement horizontal. Dans certaines applications cependant, il n'est pas envisageable de disposer le condenseur en face avant du véhicule. C'est le cas, en particulier, lorsqu'il s'agit de faire opérer le condenseur en tant que condenseur interne. Le condenseur interne doit alors être logé au sein même d'un boîtier d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, généralement situé au voisinage de l'habitacle. Le volume disponible pour loger le condenseur interne se trouve alors fortement diminué, au point que la largeur du condenseur doit, dans certaines configurations, être réduite, notamment d'un coefficient quatre. II est également connu du document EP 1 460 364 A1 de réaliser un faisceau à deux rangées de tubes. Pour chaque rangée de tubes, l'une des extrémités des tubes est reçue dans une boîte collectrice, tandis que l'extrémité opposée est reliée en communication fluidique avec un ou plusieurs tubes de l'autre rangée. Cette liaison fluidique peut être réalisée, soit grâce à une boîte supplémentaire, commune aux deux rangées de tubes, soit en cintrant des éléments tubulaires, à chaque fois de façon à créer deux tubes, appartenant finalement à des rangées différentes.
Or, pour un encombrement imposé, le cintrage des tubes diminue sensiblement la "hauteur utile" du faisceau, c'est-à-dire la hauteur des tubes disponible pour l'échange de chaleur. Une partie de la hauteur des tubes se trouve alors "sacrifiée" au cintrage. Par ailleurs, l'utilisation d'une boîte de retournement nécessite des composants supplémentaires, qui augmentent le coût et la complexité du condenseur.
Selon une autre forme de réalisation enseignée par le document EP 0 414 433, il est connu de réaliser un condenseur en deux parties, comportant respectivement un faisceau à une rangée de tubes et deux boîtes collectrices dans lesquelles débouchent les tubes. Les boîtes collectrices sont mutuellement mises en communication fluidique par une ou plusieurs tubulures de jonction. Cet agencement requiert une multiplication des éléments mécaniques rendant la réalisation d'un tel condenseur particulièrement complexe et difficilement industrialisable. Par ailleurs, les tubulures de jonction augmentent la largeur du condenseur et provoquent des pertes de charge importantes, du fait de leur section de passage se réduise par rapport à la taille des boîtes collectrices qu'elles relient.
Ainsi, il ressort que les échangeurs connus ne donnent pas satisfaction afin de répondre aux besoins d'une application particulière tel qu'un condenseur interne.
La présente invention propose un échangeur de chaleur présentant de bonnes performances thermiques, des pertes de charges minimales et des dimensions compatibles avec une intégration dans un boîtier d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation.
À cette fin, la présente invention propose un échangeur de chaleur comprenant :
- une pluralité de tubes agencés en un faisceau de tubes ayant une largeur selon une direction longitudinale, une profondeur selon une direction transversale et une hauteur selon une direction verticale et permettant une circulation d'un fluide réfrigérant,
- une première boîte collectrice et une seconde boîte collectrice à l'intérieur desquelles débouchent les tubes du faisceau de tubes,
- une première cloison agencée respectivement dans la première boîte collectrice et dans la seconde boîte collectrice, et
- la première cloison divisant, respectivement, la première boîte collectrice et la seconde boîte collectrice, au moins partiellement, en un premier compartiment et un second compartiment adjacents suivant la direction transversale. Plus particulièrement, l'échangeur de chaleur comprend au moins une deuxième cloison divisant le premier compartiment et le second compartiment de la première boîte collectrice en une première chambre, une quatrième chambre et au moins un compartiment de retournement adjacent, selon la direction longitudinale, à la première chambre et à la quatrième chambre.
Avantageusement, la pluralité de tubes est agencée en une première rangée et en une seconde rangée, de sorte que :
- une partie des tubes de la première rangée débouchent dans la première chambre de la première boîte collectrice et dans le premier compartiment de la seconde boîte collectrice,
- une partie des tubes de la seconde rangée débouchent dans la quatrième chambre de la première boîte collectrice et dans le second compartiment de la seconde boîte collectrice, et
- une partie des tubes de première rangée et de la seconde rangée débouchent dans le compartiment de retournement de la première boîte collectrice.
Selon la présente invention, l'échangeur de chaleur est raccordé à un circuit de circuit de fluide réfrigérant par une première tubulure et une seconde tubulure débouchant respectivement dans la première chambre et la quatrième chambre de la première boîte collectrice.
Selon une variante de réalisation, la première cloison divise le compartiment de retournement en une deuxième chambre et une troisième chambre.
Avantageusement, la première cloison est une cloison de séparation entre la deuxième chambre et la troisième chambre percée d'au moins un passage traversant. Dans le cadre de la présente invention, l'échangeur de chaleur comprend au moins une plaque de fond et au moins un couvercle, assemblés l'un et l'autre pour former la première boîte collectrice et/ou la seconde boîte collectrice. De façon complémentaire, la première cloison est formée par une saillie du couvercle et/ou de la plaque de fond en direction de la plaque de fond et/ou du couvercle et en contact avec la plaque de fond et/ou du couvercle.
Alternativement, la deuxième cloison comprend un élément de cloisonnement supplémentaire intercalé entre la plaque de fond et le couvercle.
Selon cette alternative, l'élément de cloisonnement supplémentaire est conformé en correspondance de forme avec la première boîte collectrice et/ou la seconde boîte collectrice.
De plus, le couvercle est formée par une plaque de métal emboutie définissant au moins un premier évidement longitudinal et un second évidement longitudinal. Selon ce mode de réalisation, la première cloison est formée par une zone non- emboutie de la plaque de métal. En complément, la deuxième cloison est formée par une zone non-emboutie de la plaque de métal.
Enfin, la plaque de métal emboutie formant le couvercle comprend au moins un évidement transversal, délimité par deux deuxièmes cloisons, formant le compartiment de retournement.
L'échangeur de chaleur proposé comporte deux rangées de tubes, organisées en deux nappes de tubes et, en particulier, quatre passes. On optimise les performances thermiques de l'échangeur de chaleur relativement à un encombrement imposé en particulier lorsque l'échangeur de chaleur doit être intégré dans un boîtier de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Avantageusement, la première et la deuxième passe, d'une part, et la troisième et la quatrième passe, d'autre part, sont réalisées au travers de tubes d'une même rangée.
L'utilisation de deux boîtes collectrices, chacune commune aux tubes des deux rangées, réduit le nombre de composants de l'échangeur de chaleur. Cet agencement facilite l'assemblage du faisceau. En effet, les deux rangées peuvent être assemblées simultanément, en particulier au cours d'une même opération de brasage.
Par ailleurs, selon la présente invention, la mise en communication des tubes d'une rangée avec des tubes de l'autre rangée est réalisée au sein de l'une des boîtes collectrices, sans pièces supplémentaires.
Le coût d'un tel échangeur de chaleur est donc réduit et son assemblage est rendu plus aisé.
Enfin, la mise en communication entre les deux nappes de tubes peut être dimensionnée de telle façon que la section de passage des moyens de mise en communication soit supérieure ou égale à la section cumulée des tubes débouchant dans les chambres de mise en communication. Cela évite la création de pertes de charge additionnelles. De plus, les moyens de mise en communication sont répartis sur l'ensemble de la longueur du cloisonnement entre les chambres de mise en communication, en plusieurs lieux. On améliore ainsi la distribution des rangées de tubes, et, par conséquent, l'efficacité de l'échangeur de chaleur, la répartition thermique dans l'échangeur de chaleur et les pertes de charge internes subies par le fluide en écoulement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l'exposé de sa réalisation mais aussi, le cas échéant, contribuer à sa définition sur lesquels:
- la figure 1 représente un échangeur de chaleur selon un premier mode de réalisation de l'invention, à l'état assemblé, vue en perspective,
- la figure 2 représente l'échangeur de chaleur de la figure 1 en vue éclatée et en perspective,
- la figure 3 représente une vue de détail de l'échangeur de chaleur de la figure 1 présentant une première boîte collectrice, en vue éclaté et en perspective,
- la figure 4 représente une vue de détail de l'échangeur de chaleur de la figure 1 présentant une seconde boîte collectrice, en vue éclaté et en perspective,
- la figure 5 est analogue à la figure 1 présentant un cheminement du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur,
- la figure 6 est un détail VI de la figure 5,
- la figure 7 représente un échangeur de chaleur selon un second mode de réalisation de l'invention, dans une vue analogue à la figure 1 ,
- la figure 8 représente l'échangeur de chaleur de la figure 7 dans une vue analogue à la figure 2,
- la figure 9 représente une première boîte collectrice pour l'échangeur de chaleur selon la figure 7, dans une vue analogue à la figure 3,
- la figure 10 représente une seconde boîte collectrice pour l'échangeur de chaleur selon la figure 7, dans une vue analogue à la figure 4, et
- la figure 11 représente l'échangeur de chaleur selon la figure 7 dans une vue analogue à la figure 5. On fait d'abord référence aux figures 1 à 4, sur lesquelles est représenté, au moins partiellement, un échangeur de chaleur 1 , ou premier échangeur de chaleur 1 , en particulier destiné à usage en tant que condenseur, en particulier en tant que condenseur interne à intégrer à un boîtier de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile. Les figures 1 et 2 représentent l'échangeur de chaleur 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention, respectivement, à l'état assemblé et éclaté en perspective. Plus particulièrement, les figures 3 et 4 représentent une vue de détail de l'échangeur de chaleur 1 présentant, respectivement, une première boîte collectrice et une seconde boîte collectrice, en vue éclaté et en perspective.
L'échangeur de chaleur 1 comprend un faisceau de tubes 3 constitués d'une pluralités de tubes 5 adaptés à la circulation d'un fluide, en particulier un fluide réfrigérant circulant dans une boucle de climatisation d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un habitacle d'un véhicule automobile. L'échangeur de chaleur 1 s'étend sur une largeur T selon une première direction 'χ', dite direction longitudinale, sur une profondeur 'p' selon une deuxième direction 'y', dite direction transversale, et sur une hauteur 'h' selon une troisième direction 'z', dite direction verticale. Selon la présente invention, l'échangeur de chaleur 1 est agencé de telle sorte que les tubes 5 sont répartis en une première rangée 7A et une seconde rangée 7B. Préférentiellement, la première rangée 7A et la seconde rangée 7B sont parallèles entre elles et sont disposées l'une derrière l'autre selon la direction transversale.
Ainsi, la première rangée 7A est constituée d'une pluralité de tubes 5 disposés parallèlement les uns aux autres selon la direction longitudinale. De même, la seconde rangée 7B est constituée d'une pluralité de tubes 5 disposés parallèlement les uns aux autres selon la direction longitudinale.
Chaque tube 5 s'étend sur une profondeur 'pt' selon la direction transversale et sur une hauteur 'ht' selon la direction verticale. Une première extrémité du tube 5 est reçue dans une première boîte collectrice 9 et une seconde extrémité du tube 5, opposée à la première extrémité, est reçue dans une seconde boîte collectrice 11. La première boîte collectrice 9 et la seconde boîte collectrice 11 présentent une forme allongée.
La première boîte collectrice 9 et la seconde boîte collectrice 11 s'étendent essentiellement selon la direction longitudinale, et sont disposées par rapport au faisceau de tubes 3 de manière que la direction longitudinale de la première boîte collectrice 9 et de la seconde boîte collectrice 11 corresponde à la direction longitudinale du faisceau de tubes 3.
L'échangeur de chaleur 1 comprend une première tubulure 13 et une seconde tubulure 15 afin de permettre un raccordement de l'échangeur de chaleur 1 à un circuit de fluide réfrigérant. La première tubulure 13 et la seconde tubulure 15 sont disposées à une première extrémité de la première boîte collectrice 9 et débouchent à l'intérieur de cette dernière. La première tubulure 13 et la seconde tubulure 15 peuvent être agencés différemment, notamment la première tubulure 13 et la seconde tubulure 15 peuvent être disposées à une extrémité de la seconde boîte collectrice 11 ou être disposées respectivement à une extrémité de la première boîte collectrice 9 et à une extrémité de la seconde boîte collectrice 11.
La première boîte collectrice 9 comprend un profilé conformé en une plaque de fond de boîte 17, ou première plaque de fond 17, et un profilé conformé en un couvercle de boîte 19, ou premier couvercle 19. La première plaque de fond 17 et le premier couvercle 19 sont fixés l'un à l'autre afin de réaliser un volume intérieur définissant la première boîte collectrice 9.
La première plaque de fond 17 est percée d'une pluralité de premiers orifices 21. La pluralité de premiers orifices 21 est répartie en deux rangées de sorte que les premiers orifices 21 de chacune des rangées soient alignés, suivant la direction longitudinale. La section de chaque premier orifice 21 est conformée de sorte qu'elle s'adapte au contour de la section transversale des tubes 5. Ici, de manière non limitative, les tubes 5 présentent une forme de tubes plats.
La première plaque de fond 17 et le premier couvercle 19 présentent une section transversale conformée en deux portions de cercle réunies. La première plaque de fond 17 et le premier couvercle 19 présentent des sections transversales complémentaires, qui, lorsqu'elles sont réunies, correspondent à la section transversale de la première boîte collectrice 9. Ainsi, lors de l'assemblage de la première plaque de fond 17 et du premier couvercle 19, la première boîte collectrice 9 se trouve conformée à la manière de deux portions cylindriques de section circulaire, reliées entre elles par une génératrice commune.
La première boîte collectrice 9 comprend en outre une première cloison de fermeture 22. La première cloison de fermeture 22 est de forme correspondante à la section transversale de la première boîte collectrice 9. La première cloison de fermeture 22 est intercalée entre la première plaque de fond 17 et le premier couvercle 19. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, la première cloison de fermeture 22 est disposée à une seconde extrémité de la première boîte collectrice 9 opposée à la première extrémité sur laquelle sont disposées la première tubulure 13 et la seconde tubulure 15.
La première boîte collectrice 9 comprend également une seconde cloison de fermeture 23, de forme générale analogue à la première cloison de fermeture 22, intercalée entre la première plaque de fond 17 et le premier couvercle 19, à la première extrémité de la première boîte collectrice 9 .
La seconde cloison de fermeture 23 se distingue de la première cloison de fermeture 22 en ce qu'elle est percée de deux ouvertures adaptées pour recevoir respectivement des portions d'extrémités de la première tubulure 13 et de la seconde tubulure 15. Avantageusement, les ouvertures de la seconde cloison de fermeture 23 sont disposées, respectivement, à peu près au centre de chacune des deux portions circulaires formant la seconde cloison de fermeture 23. La première cloison de fermeture 22 et la seconde cloison de fermeture 23 sont fixés de manière étanche à la première plaque de fond 17 et au premier couvercle 19, par exemple par brasage.
Selon un mode particulier du premier mode de réalisation de l'invention, la première tubulure 13 et la seconde tubulure 15 sont attachées à une platine 24. La platine 24 comporte un premier orifice de connexion 25 et un second orifice de connexion 26 adaptés pour recevoir des portions terminales de la première tubulure 13 et de la seconde tubulure 15. La platine 24 présentent également des portions terminales (non référencées) reçues dans les ouvertures de la seconde cloison de fermeture 23. Selon une alternative réalisation, la première tubulure 13, la seconde tubulure 15, la platine 24, le premier orifice de connexion 25 et le second orifice de connexion 26 sont réalisés en une pièce monobloc. Ainsi défini, la première boîte collectrice 9 présente un espace intérieur clos, dans lequel débouchent les tubes 5 du faisceau de tubes 3.
En section transversale, le premier couvercle 19 présente, à la jonction des deux portions de cercle, une première cloison 27, réalisée, en particulier, sous la forme d'une saillie 27, s'étendant, selon la direction longitudinale, en direction de la première plaque de fond 17, sur l'ensemble de la longueur du premier couvercle 19.
La saillie 27 forme une première séparation qui, en coopération avec la première plaque de fond 17, divise l'espace intérieur de la première boîte collectrice 9 en un premier compartiment 28 et un second compartiment 29 s'étendant respectivement suivant la direction longitudinale sur tout ou partie de la longueur de la première boîte collectrice 9. Le premier compartiment 28 et le second compartiment 29 sont mutuellement adjacents selon la direction transversale. Une première rangée des premiers orifices 21 de la première plaque de fond 17 se trouve logée dans le premier compartiment 28, tandis que la seconde rangée des premiers orifices 21 se trouve logée dans le second compartiment 29.
La première boîte collectrice 9 comporte, en outre, une deuxième cloison 30, réalisée, en particulier, sous la forme d'un élément de cloisonnement supplémentaire 30. L'élément de cloisonnement supplémentaire 30 est réalisé sous la forme d'une pièce plate de forme analogue à la première cloison de fermeture 22, intercalé entre la première plaque de fond 17 et le premier couvercle 19. L'élément de cloisonnement supplémentaire 30 est agencé selon la deuxième direction 'y'. Selon un mode de réalisation, l'élément de cloisonnement supplémentaire 30 est en une position médiane par rapport aux première et seconde extrémités de la première boîte collectrice 9.
Selon l'exemple de réalisation présenté, optionnellement, l'élément de cloisonnement supplémentaire 30 présente une fente propre à s'adapter au passage de la saillie 27. En alternative complémentaire, la saillie 27 présente également une fente homologue destinée à coopérer avec la fente l'élément de cloisonnement supplémentaire 30. L'élément de cloisonnement supplémentaire 30 agit en tant que séparateur qui divise le premier compartiment 28 en une première chambre 31 et une deuxième chambre 33. La deuxième chambre 33 est donc adjacente à la première chambre 31 suivant la direction longitudinale. Selon le mode de réalisation présenté, la première tubulure 13 débouche dans la première chambre 31 du premier compartiment 28. De même, l'élément de cloisonnement supplémentaire 30 divise le second compartiment 29 en une troisième chambre 35 et une quatrième chambre 37. La troisième chambre 35 est adjacente à la deuxième chambre 33 suivant la direction transversale. Par ailleurs, la quatrième chambre 37 est adjacente à la troisième chambre 35 selon la direction longitudinale. Selon le mode de réalisation présenté, la seconde tubulure 15 débouche dans quatrième chambre 37.
Les premiers orifices 21 de la première plaque de fond 17 logés dans le premier compartiment 28 et le second compartiment 29 se répartissent, à peu près également, entre la première chambre 31 et la deuxième chambre 33, d'une part, et entre la troisième chambre 35 et la quatrième chambre 37, d'autre part.
Selon la présente invention, la saillie 27 est percée d'au moins un passage traversant 38, avantageusement une pluralité de passages traversants 38. Le passage traversant 38, ou la pluralité de passages traversants 38, débouche dans la deuxième chambre 33 et dans la troisième chambre 35. Le passage traversant 38, ou la pluralité de passages traversants 38, permet donc une mise en communication de la deuxième chambre 33 et de la troisième chambre 35. Dans un mode de réalisation particulier intégrant une pluralité de passages traversants 38, les passages traversants 38 sont régulièrement répartis sur l'ensemble de la longueur de la saillie 27 séparant la deuxième chambre 33 et la troisième chambre 35. Ainsi définies, la deuxième chambre 33 et la troisième chambre 35 définissent, en commun, un compartiment de retournement.
La seconde boîte collectrice 11 est conformée de manière analogue à la première boîte collectrice 9. Toutefois, la seconde boîte collectrice 11 comprend des différences structurelles par rapport à la première boîte collectrice 9 qui sont :
- l'élément de cloisonnement supplémentaire 30 est remplacé par un élément de rigidification 51 , réalisé en une pièce plate de contour analogue à l'élément de cloisonnement supplémentaire 30, - la seconde cloison de fermeture 23 est remplacée par une cloison élément analogue à la première cloison de fermeture 22, et
- la saillie 27 de la seconde boîte collectrice 11 ne comporte pas de passage traversant 38 ou une pluralité de passages traversants 38.
L'élément de rigidification 51 est percé de deux passages 53. Avantageusement, les deux passages 53 de l'élément de rigidification 51 sont disposées, respectivement, à peu près au centre de chacune des deux portions circulaires formant l'élément de rigidification 51. Selon l'exemple de réalisation présenté, l'élément de rigidification 51 est agencé selon la deuxième direction Y, et est en une position médiane par rapport aux première et seconde rigidification extrémités de la seconde boîte collectrice 11.
L'élément de rigidification 51 et la saillie 27 de la seconde boîte collectrice 11 forment conjointement un second jeu de cloisons qui divise le premier compartiment 28 de la seconde boîte collectrice 11 en une première chambre 55 et une deuxième chambre 57. La première chambre 55 et la deuxième chambre 57 sont respectivement allongées suivant la direction longitudinale. Ainsi, la première chambre 55 est donc adjacente à la deuxième chambre 57 suivant la direction longitudinale, ou première direction 'x'.
De même, l'élément de rigidification 51 et la saillie 27 de la seconde boîte collectrice 11 divisent le second compartiment 29 de la seconde boîte collectrice 11 en une troisième chambre 59 et une quatrième chambre 61. La troisième chambre 59 et la quatrième chambre 61 sont respectivement allongées suivant la direction longitudinale. Ainsi, la troisième chambre 59 est donc adjacente à la quatrième chambre 61 suivant la direction longitudinale, ou première direction 'x'. Par ailleurs, la troisième chambre 59 est adjacente à la deuxième chambre 57 suivant la direction transversale, et la quatrième chambre 61 est adjacente à la première chambre 55 suivant la direction transversale. L'échangeur de chaleur 1 comprend également une pluralité d'ailettes d'échange de chaleur 63. Chaque ailette d'échange de chaleur 63 est disposée entre deux tubes 5 adjacent et appartenant à la première rangée 7A et entre de deux tubes 5 appartenant à la seconde rangée 7B. Afin de faciliter l'échange thermique, chaque ailette d'échange de chaleur 63 est en contact avec les deux tubes 5 adjacents entre lesquels elle est disposée.
Par exception, les ailettes d'échange de chaleur 63 disposées aux extrémités du faisceau de tubes 3 sont en contact avec un tube 5 de la première rangée 7A et de la seconde rangée 7B et, avec une joue terminale 65. En particulier, la joue terminale 65 assure une rigidification de l'assemblage de l'échangeur de chaleur 1. Selon une alternative de réalisation non représentée, l'ailette d'échange de chaleur 63 est disjointe afin de créer un espace entre la première rangée 7A et la seconde rangée 7B de tubes 5 de l'échangeur de chaleur 1.
Selon l'exemple de réalisation présenté, l'élément de cloisonnement supplémentaire 30 et l'élément de rigidification 51 sont en une position médiane par rapport aux première et seconde extrémités, respectivement, de la première boîte collectrice 9 et de la seconde boîte collectrice 11. Néanmoins, selon les configurations de circulation du fluide réfrigérant dans l'échangeur de chaleur 1 , l'élément de cloisonnement supplémentaire 30 et l'élément de rigidification 51 peuvent être agencés à diverses positions, par rapport aux première et seconde extrémités, respectivement, de la première boîte collectrice 9 et de la seconde boîte collectrice 11 , selon la direction longitudinale.
La figure 5 est analogue à la figure 1 présentant un cheminement du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 1. La figure 6 est une vue de détail de la figure 5. Le fluide réfrigérant pénètre dans la première chambre 31 de la première boîte collectrice 9 au travers de la première tubulure 13 (flèche 67). Il emprunte les tubes 5 de la première rangée 7A débouchant dans la première chambre 31 pour atteindre la première chambre 55 de la seconde boîte collectrice 1 1 (flèche 69). Depuis la première chambre 55, le fluide réfrigérant traverse le passage 53 de l'élément de rigidification 51 pour gagner la deuxième chambre 57 de la deuxième boîte collectrice 11 (flèche 71 ).
Par suite, le fluide réfrigérant parcourt les tubes 5 de la première rangée 7A pour atteindre la deuxième chambre 33 de la première boîte collectrice 9 (flèche 73).
Depuis la deuxième chambre 33 de la première boîte collectrice 9, le fluide réfrigérant traverse les passages traversants 38 pour atteindre la troisième chambre 35 de la première boîte collectrice 9 (flèche 75).
De la troisième chambre 35 de la première boîte collectrice 9, le fluide réfrigérant emprunte les tubes 5 de la seconde rangée 7B pour atteindre la troisième chambre 59 de la seconde boîte collectrice 1 1 (flèche 77). Depuis la troisième chambre 59 de la seconde boîte collectrice 11 , le fluide réfrigérant gagne la quatrième chambre 61 de la seconde boîte collectrice 11 en traversant le passage 53 de l'élément de rigidification 51 (flèche 79).
Enfin, fluide réfrigérant emprunte les tubes 5 de la seconde rangée 7B pour gagner la quatrième chambre 37 de la première boîte collectrice 9 (flèche 81) avant de quitter l'échangeur de chaleur 1 par l'intermédiaire de la seconde tubulure 15 (flèche 83).
Dans la première boîte collectrice 9, les passages traversants 38 mettent en communication fluidique la deuxième chambre 33 et la troisième chambre 35. La section des passages traversants 38 est déterminée de telle façon que les pertes de charges du fluide parcourant l'échangeur de chaleur 1 soient minimisées. Cela implique notamment que la section cumulée des passages traversants 38 soit supérieure ou égale à la section transversale cumulée des tubes 5 débouchant dans la seconde chambre 33.
La figure 7 représente un échangeur de chaleur 85 selon un second mode de réalisation de l'invention, dans une vue analogue à la figure 1. La figure 8 représente l'échangeur de chaleur 85 de la figure 7 dans une vue analogue à la figure 2.
Par ailleurs, les figures 9 et 10 représentent, respectivement, une première boîte collectrice et une seconde boîte collectrice de l'échangeur de chaleur 85 selon le second mode de réalisation de l'invention, dans des vues analogues, respectivement, aux figures 3 et 4.
L'échangeur de chaleur 85 se distingue par la conception d'une première boîte collectrice 87 et d'une seconde boîte collectrice 89, différentes de la première boîte collectrice 9 et de la seconde boîte collectrice 11 de l'échangeur de chaleur 1 selon le premier mode de réalisation de l'invention.
Les autres composants précédemment détaillés en relation avec le premier mode de réalisation de l'invention sont identiques. Ils ne seront pas décrits plus en détail. On se référera à cet effet à la description faite ci-dessus.
La première boîte collectrice 87 de l'échangeur de chaleur 85 selon le second mode de réalisation de l'invention comprend un profilé conformé en une plaque de fond de boîte 91 , ou deuxième plaque de fond 91 , et un profilé conformé en un couvercle de boîte 93, ou deuxième couvercle 93. La deuxième plaque de fond 91 et le deuxième couvercle 93 sont fixés l'un à l'autre afin de réaliser un volume intérieur définissant la première boîte collectrice 87. Plus particulièrement, la deuxième plaque de fond 91 comporte une première grande face de contact 94 et le deuxième couvercle 93 comporte une deuxième grande face de contact 94. Ainsi agencés, la deuxième plaque de fond 91 et le deuxième couvercle 93 sont assemblées avec mise en appui mutuel de la grande face de contact 94 de la deuxième plaque de fond 91 et de la grande face de contact 94 du deuxième couvercle 93.
La deuxième plaque de fond 91 est percée d'une pluralité de deuxièmes orifices 95, analogues en forme et en disposition aux premiers orifices 21 de l'échangeur de chaleur 1 selon le premier mode de réalisation de l'invention.
La deuxième plaque de fond 91 est munie sur ses bords longitudinaux d'une pluralité de pattes d'accrochage 97 destinées à être rabattues par-dessus le deuxième couvercle 93, sur une face extérieure, opposée à la grande face de contact 94 du deuxième couvercle 93.
Le deuxième couvercle 93 présente un premier évidement longitudinal 99 et un second évidemment longitudinal 101. Le premier évidement longitudinal 99 et le second évidemment longitudinal 101 sont allongés suivant la direction longitudinale, et sont mutuellement adjacents dans la direction transversale. Préférentiellement, le premier évidement longitudinal 99 et le second évidement longitudinal 101 présentent des sections transversales de forme sensiblement semi-circulaire. Selon un mode particulier de réalisation, le premier évidement longitudinal 99 et le second évidement longitudinal 101 sont réalisés par emboutissage d'une plaque de métal afin d'obtenir le deuxième couvercle 93.
Le premier évidement longitudinal 99 est séparé du second évidement longitudinal 101 par une première cloison 103, réalisée, en particulier, sous la forme d'une paroi de séparation longitudinale 103. La paroi de séparation longitudinale 103 est obtenue, notamment, par une absence d'emboutissage d'une partie correspondante du deuxième couvercle 93.
Le premier évidement longitudinal 99 et le second évidement longitudinal 101 présentent, respectivement, une extrémité longitudinale ouverte sur une extrémité longitudinale du deuxième couvercle 93.
De plus, le premier évidement longitudinal 99 et le second évidement longitudinal 101 présentent une extrémité longitudinale opposée fermée composée une deuxième cloison 105, réalisée, en particulier, sous la forme d'une paroi de séparation transversale 105 du deuxième couvercle 93. De façon similaire à la paroi de séparation longitudinale 103, la paroi de séparation transversale 105 du deuxième couvercle 93 est obtenue, notamment, par une absence d'emboutissage d'une partie correspondante du deuxième couvercle 93.
La paroi de séparation transversale 105 du deuxième couvercle 93 se trouve, selon le mode réalisation particulier présenté, en position médiane par rapport au deuxième couvercle 93 selon la direction longitudinale.
À l'état assemblé l'échangeur de chaleur 85 selon le second mode de réalisation de l'invention, la paroi de séparation longitudinale 103 et la paroi de séparation transversale 105 agissent à la manière de cloisons qui créent à l'intérieur de la première boîte collectrice 87, une première chambre 117 et une deuxième chambre 118.
La première chambre 117 et la deuxième chambre 118 ont leurs positions relatives correspondant aux positions relatives du premier évidement 99 et du second évidement 101 , et dans lesquelles se trouvent logés respectivement une partie des deuxièmes orifices 95 d'une première rangée 7A et une partie des deuxièmes orifices 95 de la seconde rangée 7B. A l'opposé du premier évidement 99 et du second évidement 101 par rapport à la paroi de séparation transversale 105 du deuxième couvercle 93, le deuxième couvercle 93 présente une pluralité d'évidements transversaux 107. Les évidements transversaux 107 sont de forme allongée dans la direction transversale. En particulier, les évidements transversaux 107 sont réalisés par emboutissage.
Les évidements transversaux 107 sont adjacents entre eux dans la direction longitudinale. Deux évidements transversaux 107 adjacents sont séparés par une deuxième cloison 109, réalisée, en particulier, sous la forme d'une paroi de séparation supplémentaire 109. Chaque paroi de séparation supplémentaire 109 est obtenue, notamment, par une absence d'emboutissage d'une partie correspondante du deuxième couvercle 93. Lorsque la deuxième plaque de fond 91 et le deuxième couvercle 93 sont mutuellement assemblées, la paroi de séparation transversale 105 et les parois de séparation supplémentaires 109 agissent à la manière de cloisons. La paroi de séparation transversale 105 et les parois de séparation supplémentaires 109 créent, dans l'espace intérieur de la première boîte collectrice 87, des troisièmes chambres 111. Les troisièmes chambres 111 sont mutuellement adjacentes dans la direction longitudinale.
Selon la variante présentée donnée à titre d'exemple non limitative, chaque troisième chambre 111 loge deux deuxièmes orifices 95 de la première rangée et la seconde rangée de deuxièmes orifices 95.
Ainsi définies, chaque troisième chambre 111 définit, individuellement, ou en combinaison, un compartiment de retournement. Alternativement ou de façon complémentaire, une des troisièmes chambres 111 loge un unique deuxième orifice 95 de la première rangée 7A et la seconde rangée 7B de deuxièmes orifices 95. Bien évidemment, le nombre de deuxièmes orifices 95 de la première rangée 7A et la seconde rangée 7B de deuxièmes orifices 95 débouchant dans chaque troisième chambre 111 peut être supérieur ou inférieur à trois.
Chaque troisième chambre 111 met en communication fluidique un ou plusieurs tubes 5 de la première rangée 7A avec un nombre correspondant de tubes 5 de la seconde rangée 7B. La deuxième plaque de fond 91 présente, en vis-à-vis de l'extrémité longitudinale ouverte du premier évidement longitudinal 99 et du second évidement longitudinal 101 , deux supports 110. Les supports 110 sont de section semi-circulaire, réalisés, notamment, par emboutissage de la deuxième plaque de fond 91.
Lorsque la deuxième plaque de fond 91 et le deuxième couvercle 93 se trouvent mutuellement assemblées, les supports 110, en combinaison du premier évidement longitudinal 99 et du second évidement longitudinal 101 , délimitent des orifices de section circulaire, adaptés à la réception de la première tubulure 13 et de la seconde tubulure 15, réalisées ici sous la forme de pièces cylindriques de section circulaire.
La seconde boîte collectrice 89 présente une deuxième plaque de fond 112 analogue à la deuxième plaque de fond 91 de la première boîte 87, à l'exception qu'elle se trouve dépourvue de supports 110.
La seconde boîte collectrice 89 présente en outre un deuxième couvercle 113, présentant deux évidements longitudinaux 115. Les deux évidements longitudinaux 115 du deuxième couvercle 113 de la seconde boîte collectrice 89 sont adjacents l'un à l'autre suivant la direction transversale. Avantageusement, les deux évidements longitudinaux 115 sont réalisés par emboutissage et sont séparés l'un de l'autre par une première cloison 116, réalisée, en particulier, sous la forme d'une paroi de séparation longitudinale 116. La paroi de séparation longitudinale 116 est obtenue, notamment, par une absence d'emboutissage d'une partie correspondante du deuxième couvercle 113.
Lorsque le deuxième couvercle 113 et la deuxième plaque de fond 112 sont assemblées, la paroi de séparation longitudinale 116 du deuxième couvercle 113 agit à la manière d'une cloison et divise l'intérieur de la seconde boîte collectrice 89 en deux chambres longitudinales qui mettent en communication fluidique mutuelle, d'une part, l'ensemble des tubes 5 de la première rangée 7A et, d'autre part, l'ensemble des tubes 5 de la seconde rangée 7B.
La figure 1 représente l'échangeur de chaleur 85 selon la figure 7 dans une vue analogue à la figure 5. Comme le montre la figure 11 , la circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 85 est analogue à la circulation du fluide réfrigérant dans l'échangeur de chaleur 1 selon le premier mode de réalisation de l'invention, à l'exception du fait que les passages traversants 38 de fluide réfrigérant entre la deuxième chambre et la troisième chambre sont remplacés par la pluralité de troisièmes chambres 111.
Avantageusement, l'échangeur de chaleur 1 selon le premier mode de réalisation et l'échangeur de chaleur 85 selon le second mode de réalisation comprennent, en outre, des moyens de fixation adaptés de manière que l'échangeur de chaleur selon la présente invention présente à bord d'un véhicule automobile une position telle que les tubes 5 s'étendent en hauteur suivant une direction verticale, lorsque le véhicule est positionné sensiblement horizontalement.
Un tel positionnement, avantageusement associé à la circulation du fluide réfrigérant en quatre passes, permet de réduire au maximum les écarts de température de l'air en sortie de l'échangeur de chaleur. De plus, selon le premier mode de réalisation, il est envisageable de disposer une pluralité d'élément de cloisonnement supplémentaire 30 et une pluralité d'éléments de rigidification 51 dans la première boîte collectrice 9 et/ou la seconde boîte collectrice 11. De même, selon le second mode de réalisation, il est envisageable de disposer au moins une paroi de séparation transversale, similaire à la paroi de séparation transversale 105, dans la seconde boîte collectrice 89 de l'échangeur de chaleur 85. De même, il est possible de disposer une pluralité de parois de séparation transversales 105 dans la première boîte collectrice 87 de l'échangeur de chaleur 85. Ces modes de réalisation alternatifs permettent d'obtenir des échangeurs de chaleurs disposant d'un nombre de passes supérieur à quatre.
Une application particulière de la présente invention consiste en un condenseur interne dans un circuit de climatisation de véhicule automobile fonctionnant au moins dans un mode pompe à chaleur, le condenseur interne étant disposé dans un boîtier de l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule.
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de réalisation décrits précédemment.

Claims

Revendications
1. Échangeur de chaleur (1 ) comprenant :
i. une pluralité de tubes (5) agencés en un faisceau de tubes (3) ayant une largeur (I) selon une direction longitudinale (x), une profondeur
(p) selon une direction transversale (y) et une hauteur (h) selon une direction verticale (z) et permettant une circulation d'un fluide réfrigérant ;
ii. une première boîte collectrice (9, 87) et une seconde boîte collectrice (1 1 , 89) à l'intérieur desquelles débouchent les tubes (5) du faisceau de tubes (3) ;
iii. une première cloison (27, 103, 116) agencée respectivement dans la première boîte collectrice (9, 87) et dans la seconde boîte collectrice (1 1 , 89),
iv. la première cloison (27, 103, 116) divisant, respectivement, la première boîte collectrice (9, 87) et la seconde boîte collectrice (1 1 , 89), au moins partiellement, en un premier compartiment (28) et un second compartiment (29) adjacents suivant la direction transversale;
caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (1 ) comprend au moins une deuxième cloison (30, 105, 109) divisant le premier compartiment (28) et le second compartiment (29) de la première boîte collectrice (9, 87) en une première chambre (31 , 1 17), une quatrième chambre (37, 1 18) et au moins un compartiment de retournement (33, 35 ; 1 1 1) adjacent, selon la direction longitudinale, à la première chambre (31 , 117) et à la quatrième chambre (37, 1 18).
Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la pluralité de tubes (5) est agencée en une première rangée (7A) et en une seconde rangée (7B), et en ce qu'une partie des tubes (5) de la première rangée (7A) débouchent dans la première chambre (31 , 1 17) de la première boîte collectrice (9, 87) et dans le premier compartiment (28) de la seconde boîte collectrice (11 , 89), une partie des tubes (5) de la seconde rangée (7B) débouchent dans la quatrième chambre (37, 118) de la première boîte collectrice (9, 87) et dans le second compartiment (29) de la seconde boîte collectrice (11 , 89), et une partie des tubes (5) de première rangée (7A) et de la seconde rangée (7B) débouchent dans le compartiment de retournement (33, 35 ; 111) de la première boîte collectrice (9, 87).
3. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (1) comprend une première tubulure (13) et une seconde tubulure (15) débouchant respectivement dans la première chambre (31 , 117) et la quatrième chambre (37, 118) de la première boîte collectrice (9, 87).
4. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première cloison (27) divise le compartiment de retournement (33, 35) en une deuxième chambre (33) et une troisième chambre (35),
5. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première cloison (27) est une cloison de séparation entre la deuxième chambre (33) et la troisième chambre (35) percée d'au moins un passage traversant (38).
6. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (1) comprend au moins une plaque de fond (17, 91) et au moins un couvercle (19, 93), assemblés l'un et l'autre pour former la première boîte collectrice (9, 87) et/ou la seconde boîte collectrice (11 , 89).
7. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première cloison (27, 103, 116) est formée par une saillie du couvercle (19, 93) et/ou de la plaque de fond (17, 91) en direction de la plaque de fond (17, 91) et/ou du couvercle (19, 93) et en contact avec la plaque de fond (17, 91) et/ou du couvercle (19, 93).
Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la deuxième cloison comprend un élément de cloisonnement supplémentaire (30) intercalé entre la plaque de fond (17) et le couvercle (19).
Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de cloisonnement supplémentaire (30) est conformé en correspondance de forme avec la première boîte collectrice (9, 87) et/ou la seconde boîte collectrice (11 , 89).
10. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le couvercle (93) est formée par une plaque de métal emboutie définissant au moins un premier évidement longitudinal (99) et un second évidement longitudinal (101).
11. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première cloison (103, 116) est formée par une zone non- emboutie de la plaque de métal.
12. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 10 ou 11 , caractérisé en ce que la deuxième cloison (105, 109) est formée par une zone non- emboutie de la plaque de métal.
13. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la plaque de métal emboutie formant le couvercle (93) comprend au moins un évidement transversal (107), délimité par deux deuxièmes cloisons (105, 109), formant le compartiment de retournement (111).
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