EP0009458B1

EP0009458B1 - Dispositif échangeur de température

Info

Publication number: EP0009458B1
Application number: EP19790420046
Authority: EP
Inventors: Matthieu Kaemmerlen
Original assignee: Application des Gaz SA
Current assignee: Application des Gaz SA
Priority date: 1978-09-27
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1983-11-23
Also published as: EP0009458A1; DE2966424D1; FR2437595B1; FR2437595A1

Description

L'invention concerne un dispositif échangeur de température comprenant un moyen de circulation d'un fluide et au moins une paroi d'échange thermique en contact thermique avec ledit moyen. Elle est plus particulièrement, bien que non exclusivement, relative à un réfrigérateur mettant en oeuvre un tel échangeur de chaleur.
Un dispositif tel que mentionné ci-dessus a été décrit dans le fascicule du brevet français 794515. Il comporte:

- un moyen de circulation d'un fluide, constitué par deux parties creuses, appartenant à des plaques différentes, accolées l'une sur l'autre;
- au moins une paroi d'échange thermique constituée par l'association des deux plaques précitées et par conséquent en contact thermique direct avec le moyen de circulation précédemment défini; chaque plaque est pourvue de fentes de même largeur, séparées les unes des autres par des parties pleines de même largeur, les parties pleines étant moins larges que les fentes; pour chaque plaque, des ailettes obtenues par relèvement, à partir du plan général de ladite plaque, des découpes correspondant aux fentes, sont régulièrement espacées les unes des autres; les deux plaques sont assemblées l'une contre l'autre, les ailettes de l'une des plaques étant disposées du côté opposé aux ailettes de l'autre; les parties pleines de l'une des plaques sont placées dans les fentes de l'autre plaque.

S'agissant (mais non exclusivement) d'un "freezer" pour réfrigérateur, cette solution n'apparaît pas entièrement satisfaisante.
La paroi d'échange thermique de ce dispositif n'est pas continue, en raison des interstices ménagés de chaque côté d'une partie pleine dans une fente correspondante; ceci est défavorable si l'on recherche une bonne efficacité thermique particulièrement d'un "freezer" pour réfrigérateur par rapport au reste du réfrigérateur. En outre la mise en oeuvre d'un tel échangeur nécessite la réalisation et l'utilisation de deux outillages totalement distincts pour la découpe et le formage des ailettes des deux plaques respectivement. Ceci renchérit bien évidemment le prix de revient de l'échangeur fabriqué à partir des deux plaques en question.
L'invention propose donc d'obtenir un dispositif échangeur de température, particulièrement adapté à la réalisation d'un "freezer" pour réfrigérateur, conciliant une bonne efficacité thermique et une grande simplicité de mise en oeuvre.
Conformément à l'invention ce problème est résolu par les caractéristiques suivantes:

- le moyen de circulation du fluide consiste en une canalisation distincte des deux plaques qui comportent chacune un bord d'appui contre un côté de cette canalisation;
- la largeur des parties pleines séparant deux fentes consécutives et la largeur des fentes sont égales, d'une part pour chaque plaque, et d'autre part entre les deux plaques;
- les ailettes de l'une des plaques sont engagées dans les fentes de l'autre plaque, du même côté que les ailettes de ladite autre plaque;
- les deux plaques sont disposées l'une contre l'autre, de telle manière que les parties pleines de l'une obturent complètement les fentes de l'autre.

La découpe et le formage des ailettes peuvent être obtenus pour chaque plaque avec le même outillage ce qui allège l'investissement en moyens de fabrication. De plus, la découpe et la formage considérés peuvent être obtenus en un seul coup de presse ce qui réduit le temps de fabrication tandis que l'assemblage des deux plaques, s'effectuant par simple juxtaposition, contribue à la diminution du temps de mise en oeuvre. En outre chaque plaque étant directement appliquée contre le moyen de circulation du fluide, il y a une excellente transmission des calories entre ledit moyen et le dispositif.
Enfin la surface d'échange est importante et sans solution de continuité de sorte que le rendement du dispositif est excellent.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention:

Fig. 1 est une vue éclatée d'une double paroi d'échange thermique réalisée conformément à l'invention.
Fig. 2 en est une vue en perspective à l'état monté.
Fig. 3 en est une coupe longitudinale partielle.
Fig. 4 illustre l'utilisation de la paroi d'échange thermique de fig. 1.
Fig. 5 représente en section transversale un évaporateur de réfrigérateur comportant une double cloison suivant l'invention et dans lequel est incorporé un freezer.

On a représenté en fig. 1 les éléments principaux d'une paroi d'échange thermique suivant l'invention qu'on a affectée de la référence générale 1 et qui est destinée à être associée à une canalisation 2 dans laquelle circule un fluide porté à une température déterminée de manière que l'ensemble puisse constituer un échangeur de température.
Le dispositif comprend un tunnel 3 formé de deux plaques verticales 4 réunies par un voile 5 situé au niveau de leurs bords supérieurs. Chaque plaque 4 est découpée de manière à présenter des ouvertures verticales ou fentes 4a qui permettent chacune de relever une ailette 4b perpendiculairement au plan général de la plaque, la largeur de chaque ailette étant la même que celle de la fente correspondante. On note que chaque fente 4a présente un bord inférieur oblique. La partie basse de chaque plaque 4 est rabattue pour former un bord 4c destiné à venir coopérer avec le dessous de chacune des branches de la canalisation 2 qui affecte la forme d'une boucle. Le tunnel 3 est avantageusement réalisé à partir d'un flan unique d'une tôle mince d'alliage léger. On peut par exemple choisir une tôle d'aluminium de 0,5 à 0,10 mm d'épaisseur.
Chaque plaque 4 coopère avec une autre plaque 6 de tôle mince d'alliage léger découpé de la même manière que la plaque correspondante, autrement dit chacune des plaques 6 est pourvue d'ouvertures ou fentes verticales 6a permettant la constitution d'ailettes 6b issues de l'une des arêtes verticales de la fente et orientées perpendiculairement au plan général de la plaque considérée. Comme pour la plaque 4 la distance séparant deux fentes 6a voisines est égale à la largeur des fentes.
Ainsi comme monté en fig. 2 les ailettes 6b de la plaque 6 peuvent être engagées dans les fentes 4a de la plaque 4 de manière qu'elles viennent se disposer parallèlement aux ailettes 4b. On prend soin de déplacer la plaque 6 longitudinalement par rapport à la plaque 4 correspondante (fig. 3) de manière que les bandes 6c qui séparent les fentes 6a viennent se placer devant les fentes 4a en vue de les obturer. De façon symétrique les bandes 4d qui séparent les fentes 4a viennent boucher les fentes 6a. On obtient ainsi une cloison composite continue à partir de laquelle une série d'ailettes 4b, 6b s'étendent latéralement.
On observe que la partie inférieure de chaque plaque 6 est pourvue d'un bord tombé 6d qui vient prendre appui contre le dessus de la branche correspondante de la canalisation 2. Du fait de la forme oblique de l'arête inférieure des ailettes 4b, la partie de la fente qui a servi à sa constitution présente une encoche non recou- verte par la plaque 6.
Lors du découpage des plaques on peut prévoir la réalisation de languettes, non représentées, susceptibles de les maintenir appliquées l'une contre l'autre. Bien entendu tout autre mode d'assemblage peut être utilisé et en particulier la soudure par points ou le rivetage.
On peut employer les encoches inférieures des fentes 4a pour accrocher les deux extrémités recourbées 7a d'épingles 7 réalisées en fil d'acier et comportant une boucle centrale 7b destinée à leur assurer une plus grande élasticité. Les épingles en question maintiennent ainsi en contact intime la paroi d'échange thermique ainsi réalisée avec la branche correspondante de la canalisation 2. Bien entendu, on s'arrange pour que la distance séparant le rebord 4c du bord tombé 6d soit très légèrement inférieure au diamètre de la canalisation 2 afin qu'il exerce une pression sur celle-ci.
Si l'on désire réaliser un évaporateur d'appareil de réfrigération on peut utiliser l'ensemble des éléments représentés en fig. 1 à 3 pour constituer la partie destinée à absorber des calories dans l'enceinte à refroidir, c'est-à-dire un compartiment réfrigéré (fig. 4).
On peut aussi prévoir avantageusement de faire passer une seconde boucle 2a de la canalisation 2 à l'intérieur du tunnel 3, cette seconde boucle étant située en amont de l'autre par rapport à la circulation du fluide.
Les deux branches de la boucle 2a sont reliées par un plancher 8 réalisé au moyeu de deux éléments symétriques 8', 8" fabriqués à partir d'une tôle mince d'aluminium. Chaque élément 8', 8" comporte un bord tombé 8'a, 8"a et une gouttière arrondie 8'b, 8"b. Cette dernière entoure la branche correspondante de la boucle 2a tandis que les bords tombés 8'a, 8"a qui sont orientés verticalement, se trouvent en appui l'un contre l'autre.
Une case 9 présentant la forme d'un U renversé et réalisée en une tôle mince d'alliage léger, est placée dans le tunnel 3, les bords libres de ses cloisons latérales 9a, 9b étant conformés de manière à entourer les gouttières correspondantes 8'b, 8"b du plancher 8.
L'espace situé entre le tunnel 3 et la case 9 est rempli d'une matière isolante 10 telle que du polystyrène expansé, tandis qu'une plaque 11 de même matière située entre les deux boucles de la canalisation 2 isole une chambre 12, constituée par la plancher 8 et la case 9. La chambre 12 est ainsi plus froide que l'enceinte refroidie par la première boucle de la canalisation 2 et le tunnel 3 puisque la boucle 2a de celle-ci se trouve le plus en amont. C'est dans cette chambre que l'on place généralement les aliments surgelés. Pour terminer l'ensemble, un boîtier 13 ferme la partie inférieure du tunnel 3 et l'avant de l'ensemble représenté en fig. 4. La façade de ce boîtier comporte une porte 13a donnant accès soit à un compartiment réfrigéré constitué par une paroi d'échange thermique telle que celle représentée en fig. 2, soit à la chambre 12 au moyen d'une ouverture 13b. La partie inférieure 13c du boîtier 13 constitue une gouttière destinée à recueillir l'eau de dégivrage.
On conçoit que les deux boucles de la canalisation 2 ne sont pas planes puisqu'elles font partie d'une même canalisation dont l'entrée dans le réfrigérateur et la sortie en direction du circuit général se trouvent proches l'une de l'autre. Grâce à la souplesse des bords inférieurs 4c et 6d des plaques 4 et 6 correspondant à chaque branche de boucle, l'ensemble de la paroi 1 peut conserver une orientation horizontale.
De même manière, du fait que la plateau formant la partie inférieure de la chambre 12 est exécuté en deux pièces, ledit plateau n'a pas à affecter exactement la forme de la boucle 2a de la canalisation 2, ce sont ses deux parties 8', 8" qui se décalent l'une par rapport à l'autre.

Claims

1. Dispositif échangeur de température, comprenant un moyen de circulation d'un fluide, au moins une paroi d'échange thermique (1) en contact thermique avec ledit moyen, ladite paroi comprenant une première plaque (6) pourvue de fentes (6a) régulièrement espacées les unes des autres, et d'ailettes (6b) intercalées régulièrement entre lesdites fentes et relevées à partir du plan général de ladite plaque, ainsi qu'une deuxième plaque (4) agencée de la même manière que la première, lesdites plaques étant assemblées l'une par rapport à l'autre de telle manière que les parties pleines (4d, 6c) de l'une soient placées devant les fentes (4a, 6a) de l'autre caractérisé en ce que:

- le moyen de circulation du fluide consiste en une canalisation (2) distincte des deux plaques (4, 6) et chaque plaque comporte un bord (4c, 6d) en appui contre un côté de la canalisation;

- la largeur des parties pleines (4d, 6c) séparant deux fentes consécutives (4a, 6a) et la largeur des fentes sont égales, d'une part pour chaque plaque et d'autre part entre les deux plaques (4, 6);

- les ailettes (6b) de l'une des plaques (6) sont engagées dans les fentes (4a) de l'autre plaque (4), du même côté que les ailettes (4b) de ladite autre plaque (4);

- les deux plaques (4, 6) sont disposées l'une contre l'autre, de telle manière que les parties pleines (4d, 6c) de l'une obturent complètement les fentes (4a, 6a) de l'autre.

2. Dispositif selon la revendication 1, destiné à un réfrigérateur, caractérisé en ce qu'il comprend deux parois d'échange thermique identiques, agencées de la manière suivante:

- deux plaques (4) parallèles, identiques chacune à ladite première plaque, sont reliées entre elles par un voile (5);

- deux autres plaques (6) identiques chacune à ladite deuxième plaque, obturent respectivement les fentes (6a) des deux plaques (6) parallèles.