EP0838653A1 - Echangeur de chaleur à alimentation perfectionné pour installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, notamment de véhicule automobile - Google Patents

Echangeur de chaleur à alimentation perfectionné pour installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, notamment de véhicule automobile Download PDF

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Publication number
EP0838653A1
EP0838653A1 EP97118240A EP97118240A EP0838653A1 EP 0838653 A1 EP0838653 A1 EP 0838653A1 EP 97118240 A EP97118240 A EP 97118240A EP 97118240 A EP97118240 A EP 97118240A EP 0838653 A1 EP0838653 A1 EP 0838653A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
manifold
tube
heat exchanger
opening
exchanger according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97118240A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sylvain Hubert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Thermique Moteur SA
Original Assignee
Valeo Thermique Moteur SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Thermique Moteur SA filed Critical Valeo Thermique Moteur SA
Publication of EP0838653A1 publication Critical patent/EP0838653A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • 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
    • F28D1/02—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
    • 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
    • F28D1/05375—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with particular pattern of flow, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F28F9/0251—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors
    • F28F9/0253—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors with multiple channels, e.g. with combined inflow and outflow channels

Definitions

  • the box generally extends in a longitudinal direction (from preferably substantially vertical).
  • the entry of the fluid into the manifold takes place in an upper part, while the exit takes place in a lower part.
  • Entry and exit are generally connected to the installation, via tubing, to a common connector whose location may vary from vehicle to vehicle.
  • Such a connection often imposes complex shapes on tubing and little adaptability, which makes them bulky and expensive due, in particular, to folding operations.
  • One of the aims of the invention is therefore to provide an exchanger of heat which does not have all or some of the disadvantages prior art exchangers.
  • a first tube independent of the realization of the manifold, substantially parallel to it, connected to the first tubing, and comprising a first opening which extends longitudinally
  • the first box collector is provided with a second opening which extends also longitudinally.
  • It also includes a first connecting plate comprising, on the one hand, first and second edges with longitudinal extensions substantially equal to those of the first and second openings and intended to be respectively introduced into them so as to secure the first manifold to first tube, and secondly, a passage to allow the circulation of a fluid between the first manifold and the first tube.
  • the second opening extends over the entire length of the first box collector, and on the other hand, the first opening extends along the entire length of the first tube. This allows to simplify the production of the manifold and the tube, insofar as a simple folding without removing material (for openings) is enough to make them.
  • the exchanger comprises a second manifold which extends longitudinally (substantially parallel to the first manifold), said beam then being mounted between the first and second manifold boxes.
  • a second tube is also provided independent of the first manifold, substantially parallel to it and in the extension of the first tube, connected to the second tube, and provided with a third opening extending longitudinally to receive the first edge of the first connecting plate, which for this purpose has a longitudinal part of length substantially equal to that of the third opening, so as to secure the second tube to the first box collector.
  • a second passage in the first connection plate we provides for a second passage in the first connection plate.
  • a second independent tube is provided of the second manifold, substantially parallel to this one, connected to the second tubing, and provided with a third opening which extends longitudinally.
  • a second connecting plate which comprises, on the one hand, first and second edges having longitudinal extensions substantially equal to those of the third and fourth openings and intended to be respectively introduced into these so as to secure the second manifold to the second tube, and on the other hand, a second passage for allow the circulation of the fluid between the second box manifold and the second tube.
  • the first and second tubes can be made in the same folded metal plate comprising a transverse partition for prohibit any communication between them, which simplifies the realization of the exchanger (at least in terms of assembly).
  • the second manifold is made of preferably by folding a metal plate, a second hand, the third opening extends over the entire length of the second tube, and on the third hand, the fourth opening extends over the entire length of the second box collector.
  • a first connector block in which is formed by extruding the first tube, and which comprises a first axial housing communicating with the first tube and allowing the introduction of the first tube.
  • a second block in which is formed by extrusion the second tube, and comprising a second housing axial communicating with the second tubing and allowing the introduction of the second tube.
  • Such an embodiment provides the tubes with very good resistance to vibrations, since they are now joined together, even before soldering, to the manifold with which they communicate respectively, due including their cooperation with the first and second tubes.
  • first and second tubing when the entry and exit are provided on the same manifold, we can provide a single block in which are formed by extrusion the first and second tubing, and which includes first and second axial housings communicating respectively with the first and second tubing and allowing respectively the introduction of the first and second tubes.
  • the invention relates to heat exchangers, in particular for motor vehicle.
  • the heat exchanger is a condenser of a cold loop of a heating and air conditioning system of motor vehicle.
  • FIG. 1 there is shown in Figure 1, in cross section, a so-called multi-pass condenser comprising a bundle of parallel tubes 1 mounted between a first manifold 2 and a second manifold 3.
  • the manifolds 2 and 3 have an extension longitudinal in a direction which, in this example, is vertical (X-X axis).
  • Beam tubes 1 are installed in a direction substantially transverse to the X-X axis and are separated from each other by corrugated dividers 4 whose purpose is to promote heat exchanges between a refrigerant which circulates inside the tubes 1 beam and air flowing between these tubes.
  • the box collector 2 is subdivided into three sub-chambers 5 to 7, an upstream sub-chamber 5, a downstream sub-chamber 6 and a sub-cooling sub-chamber 7.
  • the second manifold 3 is subdivided into two sub-chambers 8 and 9, an upstream sub-chamber 8 and a sub-chamber downstream 9.
  • each manifold is separated from each other by partitions 10. Furthermore, the ends of the manifolds 2 and 3 are obstructed by end partitions 11.
  • the refrigerant in the upstream sub-chamber 5 of the first manifold 2, circulates in the tubes 1 of the bundle which open into this sub-chamber 5, reaches the upstream sub-chamber 8 of the second manifold 3 from which it emerges by ends of new tubes 1 with opposite ends open into the downstream sub-chamber 6 of the first box collector 2. Having reached this downstream sub-chamber 6, the fluid comes out of tube ends 1, then reaches by opposite ends of these tubes in the sub-chamber downstream 9 of the second manifold 3.
  • first manifold 2 To allow the introduction into the first manifold 2 of the refrigerant to be cooled and condensed, provides an inlet manifold 12 which communicates with a first feed tube 13 installed in one position substantially parallel to the first manifold 2, and communicating with it through a first pass 14 forming a slot (see FIGS. 3A and 3B), produced in a connecting plate 18 to which we will return later.
  • This first slot 14 has a longitudinal extension adapted to the shape, and therefore to the performance, of the upstream crazy chamber 5 of the first manifold 2.
  • the first supply tube 13 and the second discharge tube 16 are secured to the first manifold 2 via the connecting partition 18, which has a first longitudinal edge 19 and a second edge longitudinal 20 intended to be introduced respectively in openings 24, 23, 27, made in the walls delimiting the first 13 and second 16 tubes, as well as the first manifold 2.
  • the opening 23 made in the first manifold 2 does not have a longitudinal extension equal to the length (or height) of this manifold 2, it would not be necessary for the second edge 20 of the connecting partition 18 extends over all the height of the manifold, but simply on the height corresponding to the longitudinal extension of the opening 23.
  • the supply 13 and discharge 16 tubes are produced in much the same way as the first manifold 2, from metal plates folded so as to delimit a cylinder, of substantially parallel generatrices to the X-X axis, and of longitudinal extension chosen.
  • the first 13 and second 16 tubes are produced in two separate elements, but it is clear that one could consider carrying them out at from a single metal plate provided in one place chosen from a partition to allow separation to seal these two tubes.
  • the first feed tube 13 includes an opening longitudinal 24 delimited by the longitudinal edges 25 and 26 of the wall which constitutes it, which edges are separated for this purpose.
  • the opening 24 extends over the entire height (or length) of the first feed tube 13.
  • the first longitudinal edge 19 of the bulkhead link 18 can thus be introduced inside the opening 24.
  • This first supply tube 13 is positioned so that the first slot 14 made in the connecting plate 18 is partially housed inside of space delimited by its wall. In this way, the fluid, which arrives through the inlet tube 12, arrives in the tube supply 13, passes through the first slot 14 of the plate link 18, and opens into the upstream sub-chamber 5 of the first manifold 2.
  • the inlet tubing 12 and the tubing of outlet 15 are produced by extrusion, in a metal block connection 28 intended to be connected directly to a additional connector for the installation's cold loop.
  • the connector block 28 comprises a first longitudinal recess 29 which communicates with the inlet pipe 12 and intended to receive the open end of the first tube supply 13, so as to allow the circulation of the fluid from the inlet tubing 12 to said supply tube 13.
  • This connector block 28 includes a second recess axial 30 which communicates with the outlet pipe 15 and intended to receive the open end of the second tube evacuation 16, so as to allow the circulation of the fluid from this discharge tube 16 to the outlet pipe 15.
  • first connector block could be provided for the first supply tube 13, and a second connector block, completely independent of the first connector block, for the second discharge tube 16.
  • second connector block completely independent of the first connector block, for the second discharge tube 16.
  • single connector block 28 provided with a axial recess over its entire length so as to allow the introduction of a wall defining at the same time the first supply tube 13 and the second discharge tube 16.
  • the connector block or the connector blocks can be positioned anywhere included at least between the two ends of the first manifold 2. It is enough to do this on the respective lengths of tubes 13 and 16.
  • the connector block (s) which now integrate the inlet and outlet pipes have a resistance in high vibration insofar as they are joined to the first manifold 2 via the plate connecting 18 and supply 13 and evacuation tubes 16.
  • the connecting plate 18 is a plate metallic in the thickness of which are made the first 14 and second 17 slots, as illustrated on the Figures 3A and 3B.
  • the materials constituting such an exchanger and in particular the first and second tubes, the manifolds, the bundle tubes and connector blocks are made of aluminum.
  • These different constituents are definitively united with one another by a passage through an oven, for example brazing, or welding.
  • the first connection plate 34 has only one first passage 40 forming first slot. This first plate is made in the same way as the connecting plate referenced 18 in the previous embodiment (see Figures 3A and 3B).
  • the first connecting plate 34 does not extend only over part of the height (or length) of the first manifold 2. Consequently, the opening 39 of the first manifold 2 extends only over part of the total height thereof, and more precisely on a height equal to the longitudinal extension of the second edge 36 of the first partition 34.
  • This opening 39 is for example produced by local cutting of the longitudinal edges of the wall which delimits the first manifold 2.
  • first metallic connector block 41 in which is made by extrusion the inlet pipe 12, and which includes an axial recess 42 communicating with the tubing input 12 and allowing the introduction of the end open the first feed tube 38.
  • the second manifold 3 is almost identical to the first manifold 2 which has just been described. His embodiment is therefore identical to that which has just been described.
  • This second manifold 3 therefore includes a longitudinal opening 43 which extends only over a part of its height and intended to receive a second edge longitudinal 44 of a second connecting plate 45.
  • This second connection plate 45 includes a second passage 46 forming a second slot 47 allowing communication between the downstream sub-chamber 9 of the second manifold 3 and a second discharge tube 47 which communicates with the outlet pipe 15.
  • the second discharge tube 47 is produced in the same way that the first feed tube 38, namely from of a metal plate folded into the shape of a cylinder generators substantially parallel to the X-X axis. He understands also a longitudinal opening 48 intended to receive the first edge 49 of the second connecting plate 45. In this example, the longitudinal extension of the opening 48 is equal to the height (or length) of the wall which delimits the second discharge tube 47.
  • the outlet tubing 15 is, like the inlet tubing
  • a second connector block 50 which further comprises an axial recess 51, which communicates with the outlet pipe 15 and allowing the introduction of the open end of the second discharge tube 47.
  • first 34 and second 45 connecting plates longitudinal extension substantially equal to that of manifolds 2 and 3.
  • the opening made in each of the manifolds should extend over the entire height of the boxes.

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Abstract

Un échangeur de chaleur comprend un faisceau de tubes (1) montés entre de première (2) et seconde (3) boîtes collectrices longitudinales, la première boîte (2) étant munie d'une ouverture longitudinale (23), de première (12) et seconde (15) tubulures, et de premier (13) et second (15) tubes, parallèles à la première boîte collectrice (2), connectés respectivement aux première (12) et seconde (15) tubulures, et munis d'une ouverture longitudinale (24, 27). Il comprend en outre une plaque de liaison (18) comportant, d'une part, de premier (19) et second (20) bords présentant des extensions longitudinales sensiblement égales à celles des ouvertures (24, 27; 23) et propres à être respectivement introduits dans celles-ci de façon à solidariser la première boîte collectrice (2) aux premier (13) et second (16) tubes, et d'autre part, deux passages (14, 17) pour permettre la circulation d'un fluide entre la première boîte collectrice (2) et chacun des tubes (13, 16). <IMAGE>

Description

L'invention concerne le domaine des installations de chauffage, ventilation et/ou climatisation, notamment de véhicule automobile.
Elle concerne plus particulièrement les échangeurs de chaleur brasés qui comprennent de première et seconde tubulures, dites d'entrée et de sortie, et un faisceau de tubes débouchant dans au moins une première boíte collectrice. La boíte s'étend généralement dans une direction longitudinale (de préférence sensiblement verticale).
Dans certaines de ces installations, comme par exemple dans les condenseurs, l'entrée du fluide dans la boíte collectrice s'effectue dans une partie supérieure, tandis que la sortie s'effectue dans une partie inférieure. L'entrée et la sortie sont généralement raccordées à l'installation, par l'intermédiaire des tubulures, à un connecteur commun dont l'emplacement peut varier d'un véhicule à l'autre. Un tel raccordement impose souvent aux tubulures des formes complexes et peu d'adaptabilité, ce qui les rend encombrantes et coûteuses en raison, notamment, des opérations de pliage.
Par ailleurs, pour permettre un bon écoulement du fluide dans ces tubulures, leur rayon de courbure doit être au moins égal à leur rayon externe, ce qui les rend encore plus encombrantes.
A cela viennent s'ajouter des contraintes mécaniques de tenue en vibration qui accroissent encore plus la complexité des formes des tubulures.
Pour tenter de remédier à certains de ces inconvénients, l'homme de l'art a proposé, dans la publication DE 43 30 214 A1, de fabriquer par extrusion des boítes collectrices à tube de distribution intégré, ce dernier étant raccordé à la tubulure en un endroit choisi. Une telle réalisation est complexe et fort coûteuse, et ne permet pas une réelle adaptabilité, ce qui limite très notablement son intérêt.
Un des buts de l'invention est donc de procurer un échangeur de chaleur qui ne présente pas tout ou partie des inconvénients des échangeurs de la technique antérieure.
Elle propose à cet effet un échangeur du type décrit en introduction, dans lequel, d'une part, on prévoit un premier tube indépendant de la réalisation de la boíte collectrice, sensiblement parallèle à celle-ci, connecté à la première tubulure, et comprenant une première ouverture qui s'étend longitudinalement, et d'autre part, la première boíte collectrice est munie d'une seconde ouverture qui s'étend également longitudinalement. Il comprend en outre une première plaque de liaison comportant, d'une part, de premier et second bords présentant des extensions longitudinales sensiblement égales à celles des première et seconde ouvertures et destinés à être respectivement introduits dans celles-ci de façon à solidariser la première boíte collectrice au premier tube, et d'autre part, un passage pour permettre la circulation d'un fluide entre la première boíte collectrice et le premier tube.
On réalise ainsi un échangeur de réalisation simple, peu coûteux et présentant une grande adaptabilité en raison de l'indépendance de fabrication du tube et de la boíte collectrice.
Préférentiellement, la première boíte collectrice et le premier tube sont chacun réalisés par pliage d'une plaque métallique.
Il est également préférable que, d'une part, la seconde ouverture s'étende sur toute la longueur de la première boíte collectrice, et d'autre part, la première ouverture s'étende sur toute la longueur du premier tube. Cela permet de simplifier la réalisation de la boíte collectrice et du tube, dans la mesure où un simple pliage sans enlèvement de matière (pour les ouvertures) suffit à les réaliser.
Dans un mode de réalisation préféré, l'échangeur comporte une seconde boíte collectrice qui s'étend longitudinalement (sensiblement parallèlement à la première boíte collectrice), ledit faisceau étant alors monté entre les première et seconde boítes collectrices.
Deux variantes sont envisagées selon que la première boíte est raccordée aux tubulures d'entrée et de sortie, ou bien que la première boíte est raccordée a la tubulure d'entrée tandis que la seconde boíte est raccordée à la tubulure de sortie.
Dans la première variante, on prévoit un second tube également indépendant de la première boíte collectrice, sensiblement parallèle à celle-ci et dans le prolongement du premier tube, connecté à la seconde tubulure, et muni d'une troisième ouverture s'étendant longitudinalement pour recevoir le premier bord de la première plaque de liaison, lequel comporte à cet effet une partie longitudinale de longueur sensiblement égale à celle de la troisième ouverture, de façon à solidariser le second tube à la première boíte collectrice. De plus, pour permettre la circulation du fluide entre la première boíte collectrice et le second tube, on prévoit un second passage dans la première plaque de liaison.
Dans la seconde variante, on prévoit un second tube indépendant de la seconde boíte collectrice, sensiblement parallèle à la celle-ci, connecté à la seconde tubulure, et muni d'une troisième ouverture qui s'étend longitudinalement. De plus, on munit la seconde boíte collectrice d'une quatrième ouverture qui s'étend longitudinalement. Enfin, on prévoit une seconde plaque de liaison qui comporte, d'une part, de premier et second bords présentant des extensions longitudinales sensiblement égales à celles des troisième et quatrième ouvertures et destinés à être respectivement introduits dans celles-ci de façon à solidariser la seconde boíte collectrice au second tube, et d'autre part, un second passage pour permettre la circulation du fluide entre la seconde boíte collectrice et le second tube.
Dans ces deux variantes, le second tube peut être réalisé par pliage d'une plaque métallique.
Dans la seule première variante, les premier et second tubes peuvent être réalisés dans une même plaque métallique pliée comportant une cloison de séparation transversale pour interdire toute communication entre eux, ce qui simplifie la réalisation de l'échangeur (au moins sur le plan de l'assemblage).
Dans la seule seconde variante, il est préférable que, d'une première part,la seconde boíte collectrice soit réalisée de préférence par pliage d'une plaque métallique, d'une deuxième part, la troisième ouverture s'étende sur toute la longueur du second tube, et d'une troisième part, la quatrième ouverture s'étende sur toute la longueur de la seconde boíte collectrice. Cela permet de simplifier la réalisation de la seconde boíte collectrice et du second tube, dans la mesure où un simple pliage sans enlèvement de matière (pour les ouvertures) suffit à les réaliser.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit un premier bloc-connecteur dans lequel se trouve formée par extrusion la première tubulure, et qui comporte un premier logement axial communiquant avec la première tubulure et permettant l'introduction du premier tube. On peut prévoir de même un second bloc dans lequel se trouve formée par extrusion la seconde tubulure, et comportant un second logement axial communiquant avec la seconde tubulure et permettant l'introduction du second tube.
Une telle réalisation assure aux tubulures une très bonne tenue aux vibrations, puisqu'elles sont désormais solidarisées, avant même le brasage, à la boíte collectrice avec laquelle elles communiquent respectivement, en raison notamment de leur coopération avec les premier et second tubes.
En variante, lorsque l'entrée et la sortie sont prévues sur la même boíte collectrice, on peut prévoir un unique bloc dans lequel se trouvent formées par extrusion les première et seconde tubulures, et qui comporte de premier et second logements axiaux communiquant respectivement avec les première et seconde tubulures et permettant respectivement l'introduction des premier et second tubes.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
  • la figure 1 illustre, dans une vue en coupe transversale, une première forme de réalisation d'un échangeur de chaleur selon l'invention;
  • la figure 2A est une vue en coupe selon l'axe II-II d'une partie agrandie de l'échangeur de chaleur de la figure 1;
  • les figures 3A et 3B illustrent la cloison de liaison entre la première boíte collectrice et les premier et second tubes de l'échangeur de chaleur de la figure 1, respectivement dans des vues de côté et de face; et
  • la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue en coupe transversale, une seconde forme de réalisation d'un échangeur de chaleur selon l'invention.
L'invention concerne les échangeurs de chaleur, notamment pour véhicule automobile.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif que l'échangeur de chaleur est un condenseur d'une boucle froide d'une installation de chauffage et climatisation de véhicule automobile.
On a représenté sur la figure 1, en coupe transversale, un condenseur de type dit multipasses comprenant un faisceau de tubes parallèles 1 monté entre une première boíte collectrice 2 et une seconde boíte collectrice 3.
Les boítes collectrices 2 et 3 présentent une extension longitudinale suivant une direction qui, sur cet exemple, est verticale (axe X-X). Les tubes 1 du faisceau sont installés dans une direction sensiblement transversale à l'axe X-X et sont séparés les uns des autres par des intercalaires ondulés 4 dont le but est de favoriser les échanges thermiques entre un fluide frigorigène qui circule à l'intérieur des tubes 1 du faisceau et de l'air qui circule entre ces tubes.
Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 3, la boíte collectrice 2 est subdivisée en trois sous-chambres 5 à 7, une sous-chambre amont 5, une sous-chambre aval 6 et une sous-chambre de sur-refroidissement 7.
La seconde boíte collectrice 3 est subdivisée en deux sous-chambres 8 et 9, une sous-chambre amont 8 et une sous-chambre aval 9.
Les différentes sous-chambres de chaque boíte collectrice sont séparées à étanchéité les unes des autres par des cloisons 10. Par ailleurs, les extrémités des boítes collectrices 2 et 3 sont obstruées par des cloisons terminales 11.
Dans ce type de condenseur multipasses, le fluide frigorigène parvient, par des moyens que l'on expliquera ci-après, dans la sous-chambre amont 5 de la première boíte collectrice 2, circule dans les tubes 1 du faisceau qui débouchent dans cette sous-chambre 5, parvient dans la sous-chambre amont 8 de la seconde boíte collectrice 3 d'où il ressort par des extrémités de nouveaux tubes 1 dont les extrémités opposées débouchent dans la sous-chambre aval 6 de la première boíte collectrice 2. Parvenu dans cette sous-chambre aval 6, le fluide ressort par des extrémités de tubes 1, puis parvient par des extrémités opposées de ces tubes dans la sous-chambre aval 9 de la seconde boíte collectrice 3.
Dans un condenseur classique, on prévoirait dans la sous-chambre aval de la seconde boíte collectrice 3 une tubulure de sortie pour réinjecter le fluide refroidi et condensé dans la boucle froide de l'installation. Cependant, dans l'exemple illustré, on prévoit une partie de sur-refroidissement pour abaisser encore plus la température du fluide condensé. Pour ce faire, on prévoit d'autres tubes 1 dont de premières extrémités débouchent dans la sous-chambre aval 9 de la seconde boíte collectrice 3 et de secondes extrémités opposées débouchent dans la sous-chambre de refroidissement 7 de la première boíte collectrice 2. Le fluide qui parvient dans la sous-chambre aval 9 de la seconde boíte collectrice 3 peut donc circuler dans ces tubes 1, et parvenir dans la sous-chambre de refroidissement 7, d'où il peut être évacué par des moyens qui seront décrits ci-après de façon à regagner la boucle froide de l'installation.
Pour permettre l'introduction dans la première boíte collectrice 2 du fluide frigorigène à refroidir et condenser, on prévoit une tubulure d'entrée 12 qui communique avec un premier tube d'alimentation 13 installé dans une position sensiblement parallèle à la première boíte collectrice 2, et communiquant avec celle-ci grâce à un premier passage 14 formant fente (voir figures 3A et 3B), réalisée dans une plaque de liaison 18 sur laquelle on reviendra plus loin. Cette première fente 14 présente une extension longitudinale adaptée à la forme, et par conséquent aux performances, de la fous-chambre amont 5 de la première boíte collectrice 2.
De même, pour permettre l'évacuation du fluide frigorigène sur-refroidi de la sous-chambre de refroidissement 7 de la première boíte collectrice 2, on prévoit une tubulure de sortie 15 raccordée à un second tube d'évacuation 16 qui s'étend également sensiblement parallèlement à la première boíte collectrice 2 et communiquant par une partie inférieure avec la sous-chambre de refroidissement 7 de la première boíte collectrice 2, grâce à un second passage 17 formant seconde fente réalisée dans la plaque intermédiaire 18 (voir figures 3A et 3B). Cette seconde fente 17 présente une extension longitudinale adaptée à la forme de la sous-chambre de refroidissement 7.
Le premier tube d'alimentation 13 et le second tube d'évacuation 16 sont solidarisés à la première boíte collectrice 2 par l'intermédiaire de la cloison de liaison 18, laquelle présente un premier bord longitudinal 19 et un second bord longitudinal 20 destinés à être introduits respectivement dans des ouvertures 24, 23, 27, réalisées dans les parois délimitant les premier 13 et second 16 tubes, ainsi que la première boíte collectrice 2.
Préférentiellement, la première boíte collectrice 2 est réalisée par pliage d'une plaque métallique, de façon à délimiter un cylindre, de génératrices parallèles à l'axe X-X, au moins partiellement ouvert au niveau de ses deux bords longitudinaux 21 et 22 de façon à délimiter l'ouverture 23 destinée à recevoir le second bord 20 de la plaque de liaison 18. Préférentiellement, l'ouverture 23 de la première boíte collectrice 2 s'étend sur toute la longueur (ou hauteur) de la paroi qui la délimite. Ainsi, pour obtenir l'ouverture 23, il n'est pas nécessaire d'effectuer une découpe au niveau des bords longitudinaux 21 et 22 de la paroi qui délimite la première boíte collectrice 2. L'ouverture 23 est directement formée par l'écartement qui sépare les deux bords longitudinaux 21 et 22. Une telle réalisation impose, bien évidemment, que le second bord longitudinal 20 de la plaque de liaison 18 présente une extension longitudinale sensiblement égale à celle de l'ouverture 23 de la première boíte collectrice 2.
Bien entendu, dans l'hypothèse où l'ouverture 23 réalisée dans la première boíte collectrice 2 ne présente pas une extension longitudinale égale à la longueur (ou hauteur) de cette boíte collectrice 2, il ne serait pas nécessaire que le second bord 20 de la cloison de liaison 18 s'étende sur toute la hauteur de la boíte collectrice, mais simplement sur la hauteur correspondant à l'extension longitudinale de l'ouverture 23.
Les tubes d'alimentation 13 et d'évacuation 16 sont réalisées sensiblement de la même façon que la première boíte collectrice 2, à partir de plaques métalliques pliées de façon à délimiter un cylindre, de génératrices sensiblement parallèles à l'axe X-X, et d'extension longitudinale choisie.
Dans l'exemple illustré sur la figure 1, les premier 13 et second 16 tubes sont réalisés en deux éléments séparés, mais il est clair que l'on pourrait envisager de les réaliser à partir d'une unique plaque métallique munie en un endroit choisi d'une cloison de séparation pour permettre de séparer à étanchéité ces deux tubes.
Le premier tube d'alimentation 13 comprend une ouverture longitudinale 24 délimitée par les bords longitudinaux 25 et 26 de la paroi qui le constitue, lesquels bords sont écartés à cet effet. Dans l'exemple illustré, l'ouverture 24 s'étend sur toute la hauteur (ou longueur) du premier tube d'alimentation 13. Le premier bord longitudinal 19 de la cloison de liaison 18 peut ainsi être introduit à l'intérieur de l'ouverture 24. Ce premier tube d'alimentation 13 est positionné de sorte que la première fente 14 réalisée dans la plaque de liaison 18 soit logée partiellement à l'intérieur de l'espace délimité par sa paroi. De la sorte, le fluide, qui arrive par la tubulure d'entrée 12, parvient dans le tube d'alimentation 13, traverse la première fente 14 de la plaque de liaison 18, et débouche dans la sous-chambre amont 5 de la première boíte collectrice 2.
Le second tube d'évacuation 16 est réalisé sensiblement de la même façon que le premier tube d'alimentation 13. Il est donc formé à partir d'une plaque métallique pliée sous forme d'un cylindre, de génératrices sensiblement parallèles à l'axe X-X, et dont les bords longitudinaux sont légèrement écartés de façon à délimiter une ouverture 27 destinée à recevoir le premier bord 19 de la plaque de liaison 18. Dans l'exemple illustré, l'ouverture 27 s'étend sur toute la hauteur du second tube d'évacuation 16, et par conséquent le premier bord 19 de la plaque de liaison 18 s'étend sur toute la hauteur de la paroi délimitant ce second tube d'évacuation 16.
Bien entendu, tout comme pour la première boíte collectrice 2, il est envisageable de prévoir un premier et/ou un second tube dans lequel (ou lesquels) l'ouverture longitudinale ne s'étend pas sur toute la hauteur du ou des tubes. Dans ce cas, l'ouverture doit être réalisée par découpe de la paroi qui délimite le tube auquel elle appartient et, par conséquent, le premier bord 19 de la plaque de liaison 18 doit être agencé en conséquence.
Dans l'exemple illustré sur la figure 1, à titre d'exemple non limitatif, la tubulure d'entrée 12 et la tubulure de sortie 15 sont réalisées par extrusion, dans un bloc métallique de connexion 28 destiné à être raccordé directement à un connecteur complémentaire de la boucle froide de l'installation.
Le bloc-connecteur 28 comprend un premier évidement longitudinal 29 qui communique avec la tubulure d'entrée 12 et destiné à recevoir l'extrémité ouverte du premier tube d'alimentation 13, de façon à permettre la circulation du fluide de la tubulure d'entrée 12 vers ledit tube d'alimentation 13. Ce bloc-connecteur 28 comprend un second évidement axial 30 qui communique avec la tubulure de sortie 15 et destiné à recevoir l'extrémité ouverte du second tube d'évacuation 16, de façon à permettre la circulation du fluide de ce tube d'évacuation 16 vers la tubulure de sortie 15.
Bien entendu, on pourrait prévoir un premier bloc-connecteur pour le premier tube d'alimentation 13, et un second bloc-connecteur, totalement indépendant du premier bloc-connecteur, pour le second tube d'évacuation 16. De même, on pourrait prévoir un unique bloc-connecteur 28 muni d'un évidement axial sur toute sa longueur de façon à permettre l'introduction d'une paroi définissant en même temps le premier tube d'alimentation 13 et le second tube d'évacuation 16.
Dans un tel échangeur de chaleur, le bloc-connecteur ou les blocs-connecteurs peuvent être positionnés en tout endroit compris au moins entre les deux extrémités de la première boíte collectrice 2. Il suffit pour ce faire de jouer sur les longueurs respectives des tubes 13 et 16.
Le ou les blocs-connecteurs qui intègrent désormais les tubulures d'entrée et de sortie présentent une tenue en vibration élevée dans la mesure où ils sont solidarisés à la première boíte collectrice 2 par l'intermédiaire de la plaque de liaison 18 et des tubes d'alimentation 13 et d'évacuation 16.
Un tel assemblage offre une grande adaptabilité.
Préférentiellement, la plaque de liaison 18 est une plaque métallique dans l'épaisseur de laquelle se trouvent réalisées les première 14 et seconde 17 fentes, comme illustré sur les figures 3A et 3B.
La seconde boíte collectrice 3 peut être réalisée selon toute façon connue de l'homme de l'art. Elle pourra ainsi être réalisée par pliage d'une plaque métallique, ou bien par extrusion.
Par ailleurs, de façon à protéger les tubes 1 du faisceau, on prévoit, de part et d'autre des deux tubes placés aux extrémités du faisceau, des joues de protection 31 et 32 munies de pattes de fixation 33 pour permettre la fixation de l'échangeur de chaleur sur le châssis du véhicule, ou en tout autre endroit prévu à cet effet.
De préférence, les matériaux constituant un tel échangeur, et notamment les premier et second tubes, les boítes collectrices, les tubes du faisceau et les blocs-connecteurs sont réalisés en aluminium. Ces différents constituants sont rendus définitivement solidaires les uns des autres par un passage dans un four, par exemple de brasage, ou de soudage.
On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire un second mode de réalisation de l'invention. En fait, ce second mode de réalisation est proche de celui décrit précédemment. La différence principale consiste dans le fait que la première boíte collectrice 2 ne communique qu'avec la tubulure d'entrée 12, tandis que la seconde boíte collectrice 3 communique avec la tubulure de sortie 15. De plus, dans l'exemple illustré, on n'a pas prévu de partie de surrefroidissement du fluide frigorigène. Par conséquent il n'existe pas de sous-chambre de refroidissement dans la première boíte collectrice 2. Néanmoins, il est parfaitement envisageable, tout comme dans le mode de réalisation précédemment décrit, de prévoir une telle partie de sur-refroidissement.
Dans cette variante de réalisation, la première boíte collectrice et la seconde boíte collectrice sont réalisées toutes les deux à partir d'une plaque métallique pliée de façon à délimiter un cylindre de génératrices parallèles à l'axe X-X.
Dans l'exemple illustré sur la figure 4, on prévoit donc une première plaque de liaison 34 dont les premier 35 et second 36 bords longitudinaux sont destinés à être introduits respectivement dans une ouverture 37 du premier tube 38 et dans une ouverture 39 de la première boíte collectrice 2.
La première plaque de liaison 34 ne comporte plus qu'un premier passage 40 formant première fente. Cette première plaque est réalisée de la même façon que la plaque de liaison référencée 18 dans le mode de réalisation précédent (voir figures 3A et 3B).
Dans cet exemple, la première plaque de liaison 34 ne s'étend que sur une partie de la hauteur (ou longueur) de la première boíte collectrice 2. Par conséquent, l'ouverture 39 de la première boíte collectrice 2 ne s'étend que sur une partie de la hauteur totale de celle-ci, et plus précisément sur une hauteur égale à l'extension longitudinale du second bord 36 de la première cloison 34. Cette ouverture 39 est par exemple réalisée par découpe locale des bords longitudinaux de la paroi qui délimite la première boíte collectrice 2.
Comme dans le mode de réalisation précédemment décrit, on prévoit un premier bloc-connecteur 41 métallique dans lequel est réalisée par extrusion la tubulure d'entrée 12, et qui comprend un évidement axial 42 communiquant avec la tubulure d'entrée 12 et permettant l'introduction de l'extrémité ouverte du premier tube d'alimentation 38.
La seconde boíte collectrice 3 est quasiment identique à la première boíte collectrice 2 qui vient d'être décrite. Son mode de réalisation est par conséquent identique à celui qui vient d'être décrit.
Cette seconde boíte collectrice 3 comprend par conséquent une ouverture 43 longitudinale qui s'étend seulement sur une partie de sa hauteur et destinée à recevoir un second bord longitudinal 44 d'une seconde plaque de liaison 45.
Cette seconde plaque de liaison 45 comprend un second passage 46 formant seconde fente 47 permettant la communication entre la sous-chambre aval 9 de la seconde boíte collectrice 3 et un second tube d'évacuation 47 qui communique avec la tubulure de sortie 15.
Le second tube d'évacuation 47 est réalisé de la même façon que le premier tube d'alimentation 38, à savoir à partir d'une plaque métallique pliée en forme de cylindre de génératrices sensiblement parallèles à l'axe X-X. Il comprend également une ouverture longitudinale 48 destinée à recevoir le premier bord 49 de la seconde plaque de liaison 45. Dans cet exemple, l'extension longitudinale de l'ouverture 48 est égale à la hauteur (ou longueur) de la paroi qui délimite le second tube d'évacuation 47. La tubulure de sortie 15 est, tout comme la tubulure d'entrée
12, réalisée par extrusion dans un second bloc-connecteur 50 qui comprend en outre un évidement axial 51, qui communique avec la tubulure de sortie 15 et permettant l'introduction de l'extrémité ouverte du second tube d'évacuation 47.
Bien entendu, dans ce mode de réalisation, on pourrait prévoir des première 34 et seconde 45 plaques de liaison d'extension longitudinale sensiblement égale à celle des boítes collectrices 2 et 3. Dans ce cas, il est clair que l'ouverture réalisée dans chacune des boítes collectrices devrait s'étendre sur toute la hauteur des boítes.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-avant, mais elle embrasse toutes les variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.
Ainsi, on a décrit un condenseur comprenant deux boítes collectrices, mais il est clair que l'invention s'applique tout autant aux échangeurs de chaleur équipés d'une unique boite collectrice.

Claims (15)

  1. Echangeur de chaleur pour installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, du type comprenant un faisceau de tubes (1) débouchant dans au moins une première boíte collectrice (2) s'étendant dans une direction longitudinale, et de première (12) et seconde (15) tubulures,
    caractérisé en ce qu'il comporte un premier tube (13), sensiblement parallèle à la première boíte collectrice (2), connecté à la première tubulure (12), et muni d'une première ouverture (24) s'étendant selon ladite direction longitudinale,
    en ce que la première boíte collectrice (2) est munie d'une seconde ouverture (23) s'étendant selon ladite direction longitudinale,
    et en ce qu'il comprend une première plaque de liaison (18) comportant, d'une part, de premier (19) et second (20) bords présentant des extensions longitudinales sensiblement égales à celles des première (24) et seconde (23) ouvertures et propres à être respectivement introduits dans celles-ci de façon à solidariser la première boíte collectrice (2) au premier tube (13), et d'autre part, un passage (14) pour permettre la circulation d'un fluide entre ladite première boíte collectrice (2) et ledit premier tube (13).
  2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première boíte collectrice (2) et le premier tube (13)sont chacun réalisés par pliage d'une plaque métallique.
  3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la seconde ouverture (23) s'étend sur toute la longueur de la première boíte collectrice (2).
  4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première ouverture (24) s'étend sur toute la longueur du premier tube (13).
  5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde boíte collectrice (3) s'étendant dans une direction longitudinale, ledit faisceau étant monté entre les première (2) et seconde (3) boítes collectrices.
  6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un second tube (16), sensiblement parallèle à la première boíte collectrice (2) et dans le prolongement du premier tube (13), connecté à la seconde tubulure (15), et muni d'une troisième ouverture (27) s'étendant selon ladite direction longitudinale et propre à recevoir le premier bord (19) de la première plaque de liaison (18), lequel comporte à cet effet une partie longitudinale de longueur sensiblement égale à celle de la troisième ouverture (27), de façon à solidariser ledit second tube (16) à ladite première boíte collectrice (2),
    et en ce que la première plaque de liaison (18) comporte un second passage (17) pour permettre la circulation du fluide entre ladite première boíte collectrice (2) et ledit second tube (16).
  7. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un second tube (16), sensiblement parallèle à la seconde boíte collectrice (3), connecté à la seconde tubulure (15), et muni d'une troisième ouverture (48) s'étendant selon ladite direction longitudinale,
    en ce que la seconde boíte collectrice (3) est munie d'une quatrième ouverture (43) s'étendant selon ladite direction longitudinale,
    et en ce qu'il comprend une seconde plaque de liaison (45) comportant, d'une part, de premier (49) et second (44) bords présentant des extensions longitudinales sensiblement égales à celles des troisième (48) et quatrième (43) ouvertures et propres à être respectivement introduits dans celles-ci de façon à solidariser la seconde boíte collectrice (3) au second tube (16), et d'autre part, un second passage (46) pour permettre la circulation du fluide entre ladite seconde boíte collectrice (3) et ledit second tube (16).
  8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendication 6 et 7, caractérisé en ce que le second tube (16) est réalisé par pliage d'une plaque métallique.
  9. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premier (13) et second (16) tubes sont réalisés dans une unique plaque métallique pliée comportant une cloison de séparation transversale pour interdire la communication entre lesdits premier (13) et second (16) tubes.
  10. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la troisième ouverture (48, 27) s'étend sur toute la longueur du second tube (16).
  11. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la quatrième ouverture (43) s'étend sur toute la longueur de la seconde boíte collectrice (3).
  12. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend un premier bloc (28, 41) dans lequel se trouve formée par extrusion la première tubulure (12), et comportant un premier logement axial (29, 42) communiquant avec ladite première tubulure (12) et permettant l'introduction du premier tube (13).
  13. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend un second bloc (28, 50) dans lequel se trouve formée par extrusion la seconde tubulure (15), et comportant un second logement axial (30, 51) communiquant avec ladite seconde tubulure (15) et permettant l'introduction du second tube (16).
  14. Echangeur de chaleur selon la revendication 6 en combinaison avec l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc (28) dans lequel se trouvent formées par extrusion les première (12) et seconde (15) tubulures, et comportant de premier (29) et second (30) logements axiaux communiquant respectivement avec lesdites première (12) et seconde (15) tubulures et permettant respectivement l'introduction desdits premier (13) et second (16) tubes.
  15. Echangeur de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde boíte collectrice (3) est réalisée par pliage d'une plaque métallique.
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