EP1558887B1 - Echangeur de chaleur a passes multiples, en particulier pour vehicule automobile - Google Patents

Echangeur de chaleur a passes multiples, en particulier pour vehicule automobile Download PDF

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EP1558887B1
EP1558887B1 EP03786005A EP03786005A EP1558887B1 EP 1558887 B1 EP1558887 B1 EP 1558887B1 EP 03786005 A EP03786005 A EP 03786005A EP 03786005 A EP03786005 A EP 03786005A EP 1558887 B1 EP1558887 B1 EP 1558887B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
tubes
manifold
compartment
collector box
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03786005A
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German (de)
English (en)
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EP1558887A2 (fr
Inventor
Sylvain Moreau
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 Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP1558887A2 publication Critical patent/EP1558887A2/fr
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Publication of EP1558887B1 publication Critical patent/EP1558887B1/fr
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    • 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
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • 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
    • F28D1/05391—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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/067—Details
    • 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
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • F28F9/0214—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only longitudinal partitions

Definitions

  • the invention relates to heat exchangers, in particular for motor vehicles.
  • a heat exchanger of the type comprising a collector in which are received the ends of at least one row of tubes, and a collector box which covers the collector and which has a longitudinal partition whose free edge is in contact with the collector to delimit a first compartment and a second compartment into which at least a portion of the tubes respectively open.
  • the heat exchanger includes a first manifold / header assembly at a first end of the tube bundle and a second manifold / header assembly at a second end of the bundle of tubes.
  • Such a heat exchanger may comprise, for example, a first row of tubes and a second row of tubes which open respectively into the first compartment and the second compartment.
  • the fluid that flows through the tubes of the bundle usually circulates in several passes in the first row of tubes, usually with countercurrent flows, to then gain the second row of tubes where it usually circulates in several passes and against the current. .
  • the heat exchanger may comprise a single row of tubes which each delimit a plurality of fluid flow channels.
  • a first portion and a second portion of the channels of each tube can lead respectively into the first compartment and the second compartment.
  • this passage is usually made through one or more openings in the longitudinal partition, as taught for example by the publication US 2002/0066553 .
  • the passage of a longitudinal compartment to another longitudinal compartment that corresponds to the function "change tablecloth” is made through the longitudinal partition through openings formed through it.
  • the term "web” may refer both to a row of tubes (usually in a multi-row tube heat exchanger) and to a portion of the tubes of a row (usually in the case of a heat exchanger). of heat to a single row of tubes).
  • the object of the invention is in particular to overcome this disadvantage.
  • this solution applies to different types of heat exchangers, whether they are exchangers with a single row of tubes, two rows of tubes, or more than two rows of tubes.
  • the invention proposes for this purpose a heat exchanger of the type defined above, wherein the collector comprises at least one deformation to form at least one communication passage between the first compartment and the second compartment.
  • the deformation of the collector may have different shapes. However, preferably, it is constituted by at least one recessed region which is remote from the free edge of the longitudinal partition.
  • a communication passage is formed which extends between this hollow region of the collector and the partition, which allows the fluid to pass under the longitudinal partition, without crossing.
  • This solution is particularly advantageous because it allows this communication passage through a collector arrangement that can be achieved in a simple manner.
  • At least one communication path is provided in an end region of the compartments.
  • At least one communication passage defines a calibrated passage section.
  • This calibration makes it possible to minimize the pressure drops of the fluid passing through this section.
  • the calibration of these also allows to control the flow rate through each opening. This balances the flow rates through the different tubes of the exchanger.
  • the manifold and the manifold are formed of two separate parts.
  • the collector is preferably made in the form of a metal plate in which the recessed region is formed by stamping.
  • the manifold is a constant section form incorporating the longitudinal partition.
  • This form can be obtained by extrusion or drawing of a material, preferably metal, or by molding a material, preferably a plastic material.
  • the manifold and the header are formed in one piece.
  • the collector and the header are formed from a metal sheet having a central portion forming the collector, including its recessed region, and two marginal portions bent towards the central portion for contribute to delimit the compartments and to train jointly the longitudinal partition.
  • the recessed region of the collector is advantageously formed by stamping the central portion of the metal sheet.
  • the invention can be applied, for example, to a heat exchanger comprising a first row of tubes and a second row of tubes which open respectively into the first compartment and into the second compartment.
  • a heat exchanger comprising a single row of tubes each delimiting a plurality of fluid circulation channels, a first portion and a second portion of the channels of each tube opening respectively in the first compartment and in the second compartment.
  • the invention applies in particular to a heat exchanger in which the tubes are flat tubes, the exchanger further comprising corrugated spacers in contact with the tubes.
  • the heat exchanger of the invention is advantageously made in the form of an evaporator for an air conditioning circuit of a motor vehicle.
  • this application is not limiting, and the heat exchanger can also be used to form an air conditioning condenser or a radiator for cooling a motor vehicle engine, or a heating radiator. a passenger compartment of a motor vehicle.
  • the heat exchanger shown on the figure 1 comprises a beam 10 formed of a first row of tubes 12 which constitutes a first ply (here directed towards the front) and a second row of tubes 14 which constitutes a second ply (here directed towards the rear). These flat tubes are arranged parallel to each other, each tube of a first row being aligned with a corresponding tube of the second row. Corrugated inserts 16 forming heat exchange surfaces are in mechanical and thermal contact with the respective tubes of the two rows.
  • the tubes 12 and 14 are obtained by extrusion of a metallic material, advantageously based on aluminum, and they each comprise a multiplicity of interior channels, which is better seen on the detail of the figure 2 , for the circulation of a fluid.
  • This exchanger can in particular be made in the form of an evaporator for an air conditioning circuit, the fluid flowing through the tubes then being a refrigerant fluid.
  • the ends of the tubes 12 and 14 are received on the one hand in a manifold 18 (here in the upper part) capped by a manifold 20 and on the other hand in a manifold 22 (here at the bottom) capped by a box
  • the collector 18 is a generally rectangular metal plate having a generally flat bottom 26 which is folded at both ends to form two upstanding edges 28 and 30.
  • the bottom 26 of the collector 18 is pierced with apertures of appropriate shape which respectively receive the ends of the tubes 12 and 14.
  • the bottom 26 of the collector protrudes from the beam 10 (on the left side of the figure 1 ) to form an extension in which are arranged an inlet port 32 and an outlet port 34 for the fluid flowing in the exchanger.
  • These two orifices 32 and 34 are spaced in the transverse direction, the orifice 32 being situated on the side of the row of tubes 12 and the orifice 34 on the side of the row of tubes 14.
  • the collecting box 20, which forms a lid, is constituted here of an extruded profile, advantageously made of metallic material, for example based on aluminum.
  • This profile is shaped and has a constant section which has the shape of a double U formed by a first U-shaped wall 36 located on the side of the tubes 12 and a second U-shaped wall 38 located on the side of the tubes 14.
  • the junction between the two walls forms a partition 40 having a free edge 42 adapted to come into sealing contact with the bottom 26 of the manifold in a region between the row of tubes 12 and the row of tubes 14.
  • the contact zone is designated by the reference 44.
  • the assembly delimits two longitudinal chambers on either side of the partition 40, a first chamber communicating with the tubes 12 and a second chamber communicating with the tubes 14.
  • These two longitudinal chambers are themselves divided, in the length direction, by a transverse partition 46.
  • the two longitudinal chambers are divided into four compartments: a compartment 48 in which opens a portion P1 of the tubes 12 (here consisting of fifteen tubes), a compartment 50 into which opens a second portion P2 of the tubes 12 (here composed of fifteen tubes 12).
  • the wall 38 delimits, in conjunction with the transverse partition 46, a compartment 52 into which a portion of the tubes 14 (here fifteen in number) and one compartment 54 into which a portion of the tubes 14 (here at number of fifteen).
  • the manifold 24 covering the manifold 22 is similar to the manifold 20, which allows to use the same type of profile. This manifold thus delimits two longitudinal chambers which, unlike the upper manifold 20, are not divided by a transverse partition.
  • the fluid enters the compartment 48 through the inlet port 32, circulates in the tubes 12 of the P1 part to gain a first longitudinal chamber of the manifold 24 and reach the tubes 12 of the P2 part. From there, the fluid gains the compartment 50. It then gains the compartment 52 in the transverse direction, by particular arrangements that will be described later. The fluid circulates in one part of the tubes 14 to reach the second longitudinal chamber of the manifold 24 and then circulate in another part of the tubes 14 to reach the compartment 54. Finally, the fluid leaves the exchanger through the outlet orifice 34.
  • the bottom 26 of the collector comprises a deformed region, here a hollow 56 which has the shape of a bowl of substantially rectangular contour and which is situated on the side of the erected rim 30.
  • this hollow region open, in the example, Seven tubes 12 and seven tubes 14.
  • the free edge 42 of the partition is no longer in contact with the bottom 26 of the collector, which thus delimits a communication passage 58 between the compartments 50. and 52 as illustrated by the arrows F on the figure 2 .
  • the communication passage 58 has a calibrated passage section determined inter alia by the distance between the free edge 42 of the partition 40 and the recessed region 56.
  • the exchanger of figures 1 and 2 is formed only from metal components that can be soldered in a single operation in a suitable soldering furnace.
  • the metal components are coated with solder plating, as is well known in the art.
  • manifold 20 could be crimped on the manifold 18 by appropriate means, for example by tabs from the manifold and bearing on the edges of the manifold.
  • the latter could, alternatively, be made of plastic.
  • manifold assembly 18 / manifold 20 in one piece.
  • a metal sheet 60 having a central portion 62 for forming the collector and two marginal portions 64 intended to be folded towards the central portion. These two marginal portions have respective free edges 66 which are applied against the central portion 62 to jointly form a central partition 40.
  • the central portion 62 is deformed, preferably by stamping, to form the recessed region 56 and thus the communication passage 58 communicating the two compartments adjacent.
  • the heat exchanger shown in Figures 4 and 5 is similar to that of figures 1 and 2 except that it comprises here a single row of tubes 70, here flat tubes, between which are arranged corrugated tabs 12.
  • the tubes 70 are called “multi-channel tubes” because they each delimit a plurality of fluid circulation channels 72 which extend parallel to each other. These tubes are made by extrusion.
  • the channels 72 of each tube 70 are divided into two parts N1 and N2 which, in the example, comprise the same number of channels. These two parts N1 and N2 are separated by an interval 74, which is substantially in the middle of the tube, and which is devoid of channels.
  • the collector 18 here receives a collecting box 20 similar to that of the figures 1 and 2 .
  • the free edge 42 of the partition comes to rest on the respective intervals 74 of the tubes 70 which open into the recessed region 56.
  • the first parts N1 of the tubes 70 and the second parts N2 of the tubes 70 respectively constitute two plies which respectively open into compartments 50 and 52 similar to those described previously with reference to the figures 1 and 2 .
  • the fluid can thus pass from the first ply to the second ply or vice versa via the recessed region 56.
  • each manifold / header assembly may be formed of two parts or a single part as mentioned above. It is also possible to provide that the exchanger comprises more than two rows of tubes and that several communication passages are provided in the same manifold / collection box.
  • the invention finds particular application to heat exchangers for motor vehicles.
  • one of the preferred applications is that of an evaporator for an air conditioning circuit.
  • other exchangers can be made according to this technique.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

  • L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur, notamment pour les véhicules automobiles.
  • Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur du type comprenant un collecteur dans lequel sont reçues les extrémités d'au moins une rangée de tubes, ainsi qu'une boîte collectrice qui coiffe le collecteur et qui présente une cloison longitudinale dont un bord libre est en contact avec le collecteur pour délimiter un premier compartiment et un deuxième compartiment dans lesquels débouchent respectivement au moins une partie des tubes.
  • Un tel échangeur de chaleur est connu de la publication US 5 327 959A .
  • Dans un échangeur de chaleur de ce type, la ou les rangée(s) de tubes forme(nt) conjointement un faisceau de tubes auquel sont habituellement associées des surfaces d'échange de chaleur, tels que par exemple des intercalaires de forme ondulée.
  • Le plus souvent, l'échangeur de chaleur comprend un premier ensemble collecteur/boîte collectrice à une première extrémité du faisceau de tubes et un deuxième ensemble collecteur/boîte collectrice à une deuxième extrémité du faisceau de tubes.
  • Un tel échangeur de chaleur peut comprendre, par exemple, une première rangée de tubes et une deuxième rangée de tubes qui débouchent respectivement dans le premier compartiment et le deuxième compartiment.
  • Le fluide qui parcourt les tubes du faisceau circule habituellement en plusieurs passes dans la première rangée de tubes, généralement avec des circulations à contre-courant, pour gagner ensuite la deuxième rangée de tubes où il circule aussi habituellement en plusieurs passes et à contre-courant.
  • Il est donc nécessaire de pouvoir faire passer le fluide d'un compartiment longitudinal à un compartiment longitudinal adjacent et passer ainsi d'une nappe à une autre.
  • En variante, l'échangeur de chaleur peut comprendre une seule rangée de tubes qui délimitent chacun une pluralité de canaux de circulation de fluide. En ce cas, une première partie et une deuxième partie des canaux de chaque tube peut déboucher respectivement dans le premier compartiment et dans le deuxième compartiment.
  • Dans ce cas, se pose également le problème du passage du fluide d'un compartiment longitudinal à un autre compartiment longitudinal.
  • Dans les échangeurs connus, ce passage s'effectue habituellement à travers une ou plusieurs ouvertures aménagées dans la cloison longitudinale, comme enseigné par exemple par la publication US 2002/0066553 .
  • Ainsi, le passage d'un compartiment longitudinal à un autre compartiment longitudinal qui correspond à la fonction "changement de nappe" s'effectue au travers de la cloison longitudinale grâce à des ouvertures aménagées au travers de celle-ci. On comprendra que le terme "nappe" peut désigner aussi bien une rangée de tubes (habituellement dans un échangeur de chaleur à plusieurs rangées de tubes) qu'une partie des canaux des tubes d'une rangée (habituellement dans le cas d'un échangeur de chaleur à une seule rangée de tubes).
  • Cette solution connue nécessite par conséquent une opération supplémentaire pour la réalisation de la ou des ouvertures considérées.
  • L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvénient.
  • Elle vise à proposer une autre solution, beaucoup plus simple, pour permettre le passage du fluide d'un compartiment longitudinal à un autre, sans nécessiter de traverser la cloison longitudinale.
  • Selon l'invention, cette solution s'applique à différents types d'échangeurs de chaleur, qu'il s'agisse d'échangeurs à une seule rangée de tubes, à deux rangées de tubes, ou à plus de deux rangées de tubes.
  • L'invention propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini précédemment, dans lequel le collecteur comporte au moins une déformation pour former au moins un passage de communication entre le premier compartiment et le deuxième compartiment.
  • La déformation du collecteur peut présenter différentes formes. Toutefois, de préférence, elle est constituée par au moins une région en creux qui est éloignée du bord libre de la cloison longitudinale.
  • Grâce à cette caractéristique, il est possible d'utiliser une cloison longitudinale pleine, ce qui évite de prévoir des outils spéciaux pour perforer ladite cloison.
  • Ainsi, grâce à un aménagement particulier du collecteur, on forme un passage de communication qui s'étend entre cette région en creux du collecteur et la cloison, ce qui permet au fluide de passer sous la cloison longitudinale, sans la traverser.
  • Cette solution est particulièrement avantageuse car elle permet de réaliser ce passage de communication par un aménagement du collecteur qui peut être réalisé de façon simple.
  • Avantageusement, un passage de communication au moins est prévu dans une région d'extrémité des compartiments.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, un passage de communication au moins délimite une section de passage calibrée.
  • Cette calibration permet de minimiser les pertes de charge du fluide traversant cette section. Dans le cas où le passage de communication est réalisé par plusieurs ouvertures, le calibrage de celles-ci permet aussi de contrôler le débit traversant chaque ouverture. Cela permet d'équilibrer les débits traversant les différents tubes de l'échangeur.
  • Dans une première forme générale de réalisation de l'invention, le collecteur et la boîte collectrice sont formés de deux pièces séparées.
  • Dans ce cas, le collecteur est de préférence réalisé sous la forme d'une plaque métallique dans laquelle la région en creux est formée par emboutissage.
  • Il est avantageux, en ce cas, que la boîte collectrice soit une forme à section constante intégrant la cloison longitudinale. Cette forme peut être obtenue par extrusion ou emboutissage d'un matériau, de préférence métallique, ou par moulage d'un matériau, de préférence d'une matière plastique.
  • Dans une deuxième forme générale de réalisation de l'invention, le collecteur et la boîte collectrice sont formés d'une seule pièce. En ce cas, il est avantageux que le collecteur et la boîte collectrice soient formés à partir d'une tôle métallique ayant une partie centrale formant le collecteur, y compris sa région en creux, et deux parties marginales repliées en direction de la partie centrale pour contribuer à délimiter les compartiments et à former conjointement la cloison longitudinale.
  • Dans cette seconde forme de réalisation de l'invention, la région en creux du collecteur est avantageusement formée par emboutissage de la partie centrale de la tôle métallique.
  • L'invention peut s'appliquer, par exemple, à un échangeur de chaleur comprenant une première rangée de tubes et une deuxième rangée de tubes qui débouchent respectivement dans le premier compartiment et dans le deuxième compartiment.
  • Elle peut s'appliquer aussi, par exemple, à un échangeur de chaleur comprenant une seule rangée de tubes délimitant chacun une pluralité de canaux de circulation de fluide, une première partie et une deuxième partie des canaux de chaque tube débouchant respectivement dans le premier compartiment et dans le deuxième compartiment.
  • L'invention s'applique en particulier à un échangeur de chaleur dans lequel les tubes sont des tubes plats, l'échangeur comprenant en outre des intercalaires ondulés en contact avec les tubes.
  • L'échangeur de chaleur de l'invention est avantageusement réalisé sous la forme d'un évaporateur pour un circuit de climatisation de véhicule automobile. Bien entendu, cette application n'est pas limitative, et l'échangeur de chaleur peut être utilisé aussi pour constituer un condenseur de climatisation ou encore un radiateur pour le refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, ou encore un radiateur de chauffage d'un l'habitacle de véhicule automobile.
  • Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective et partiellement éclatée d'un échangeur de chaleur à deux rangées de tubes selon l'invention ;
    • la figure 2 est un détail à échelle agrandie de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un ensemble collecteur/boîte collectrice selon une autre forme de réalisation de l'invention ;
    • la figure 4 est une vue partielle en perspective éclatée d'un échangeur de chaleur à une seule rangée de tubes selon l'invention ; et
    • la figure 5 est une vue d'extrémité, à échelle agrandie, de l'échangeur de chaleur de la figure 4.
  • L'échangeur de chaleur représenté sur la figure 1 comprend un faisceau 10 formé d'une première rangée de tubes 12 qui constitue une première nappe (ici dirigée vers l'avant) et une deuxième rangée de tubes 14 qui constitue une deuxième nappe (ici dirigée vers l'arrière). Ces tubes plats sont disposés parallèlement entre eux, chaque tube d'une première rangée étant aligné avec un tube correspondant de la deuxième rangée. Des intercalaires ondulés 16 formant surfaces d'échange de chaleur sont en contact mécanique et thermique avec les tubes respectifs des deux rangées. Dans l'exemple, les tubes 12 et 14 sont obtenus par extrusion d'un matériau métallique, avantageusement à base d'aluminium, et ils comprennent chacun une multiplicité de canaux intérieurs, que l'on voit mieux sur le détail de la figure 2, pour la circulation d'un fluide. Cet échangeur peut notamment être réalisé sous la forme d'un évaporateur pour un circuit de climatisation, le fluide parcourant les tubes étant alors un fluide réfrigérant.
  • Les extrémités des tubes 12 et 14 sont reçues d'une part dans un collecteur 18 (ici en partie supérieure) coiffé par une boîte collectrice 20 et d'autre part dans un collecteur 22 (ici en partie inférieure) coiffé par une boîte collectrice 24. Le collecteur 18 est une plaque métallique de forme générale rectangulaire comprenant un fond généralement plat 26 qui est replié à ses deux extrémités pour former deux rebords dressés 28 et 30.
  • Le fond 26 du collecteur 18 est percé d'ouvertures de forme appropriée qui reçoivent respectivement les extrémités des tubes 12 et 14. Le fond 26 du collecteur dépasse du faisceau 10 (du côté gauche sur la figure 1) pour former un prolongement dans lequel sont aménagés un orifice d'entrée 32 et un orifice de sortie 34 pour le fluide qui circule dans l'échangeur. Ces deux orifices 32 et 34 sont espacés dans la direction transversale, l'orifice 32 étant situé du côté de la rangée de tubes 12 et l'orifice 34 du côté de la rangée de tubes 14.
  • La boîte collectrice 20, qui forme couvercle, est constituée ici d'un profilé extrudé, avantageusement en matériau métallique, par exemple à base d'aluminium. Ce profilé est conformé et présente une section constante qui a la forme d'un double U constituée par une première paroi en U 36 située du côté des tubes 12 et d'une deuxième paroi en U 38 située du côté des tubes 14. La jonction entre les deux parois forme une cloison 40 ayant un bord libre 42 propre à venir en contact étanche avec le fond 26 du collecteur dans une région comprise entre la rangée de tubes 12 et la rangée de tubes 14. La zone de contact est désignée par la référence 44.
  • Lorsque la boîte collectrice 20 est assemblée sur le collecteur 18, l'ensemble délimite deux chambres longitudinales de part et d'autre de la cloison 40, une première chambre communiquant avec les tubes 12 et une deuxième chambre communiquant avec les tubes 14. Ces deux chambres longitudinales sont elles-mêmes divisées, dans la direction de la longueur, par une cloison transversale 46. De la sorte, les deux chambres longitudinales sont divisées en quatre compartiments : un compartiment 48 dans lequel débouche une partie P1 des tubes 12 (constituée ici de quinze tubes), un compartiment 50 dans lequel débouche une seconde partie P2 des tubes 12 (ici composée de quinze tubes 12). De façon correspondante, la paroi 38 délimite, conjointement avec la cloison transversale 46, un compartiment 52 dans lequel débouche une partie des tubes 14 (ici au nombre de quinze) et un compartiment 54 dans lequel débouche une autre partie des tubes 14 (ici au nombre de quinze).
  • La boîte collectrice 24 coiffant le collecteur 22 est analogue à la boîte collectrice 20, ce qui permet d'utiliser le même type de profilé. Cette boîte collectrice délimite ainsi deux chambres longitudinales qui, contrairement à la boîte collectrice supérieure 20, ne sont pas divisées par une cloison transversale.
  • Dans l'échangeur de la figure 1, le fluide pénètre dans le compartiment 48 par l'orifice d'entrée 32, circule dans les tubes 12 de la partie P1 pour gagner une première chambre longitudinale de la boîte collectrice 24 et parvenir aux tubes 12 de la partie P2. De là, le fluide gagne le compartiment 50. Il gagne ensuite le compartiment 52 dans la direction transversale, par des aménagements particuliers qui seront décrits plus loin. Le fluide circule dans une partie des tubes 14 pour gagner la deuxième chambre longitudinale de la boîte collectrice 24 et circuler ensuite dans une autre partie des tubes 14 pour gagner le compartiment 54. Enfin, le fluide quitte l'échangeur par l'orifice de sortie 34.
  • Comme déjà indiqué, pour permettre la communication du compartiment 50 au compartiment 52, on prévoyait antérieurement des aménagements, c'est-à-dire des ouvertures dans la cloison 40.
  • L'invention permet d'éviter cette solution grâce à un aménagement particulier du fond 26 du collecteur. Comme on le voit le mieux sur le détail de la figure 2, le fond 26 du collecteur comprend une région déformée, ici un creux 56 qui a la forme d'une cuvette de contour sensiblement rectangulaire et qui est située du côté du rebord dressé 30. Dans cette région en creux débouchent, dans l'exemple, sept tubes 12 et sept tubes 14. Il en résulte que, dans cette région, le bord libre 42 de la cloison n'est plus au contact avec le fond 26 du collecteur, ce qui délimite ainsi un passage de communication 58 entre les compartiments 50 et 52 comme illustré par les flèches F sur la figure 2. Le passage de communication 58 offre une section de passage calibrée déterminée entre autres par la distance qui sépare le bord libre 42 dé la cloison 40 et la région en creux 56.
  • L'échangeur des figures 1 et 2 est formé uniquement à partir de composants métalliques susceptibles d'être brasés en une seule opération dans un four de brasage approprié. Pour cela, les composants métalliques sont revêtus d'un plaquage de brasure, comme cela est bien connu dans la technique.
  • En variante, la boîte collectrice 20 pourrait être sertie sur le collecteur 18 par des moyens appropriés, par exemple par des pattes issues du collecteur et venant prendre appui sur des rebords de la boîte collectrice. Cette dernière pourrait, en variante, être réalisée en matière plastique.
  • Il est envisageable aussi de réaliser l'ensemble collecteur 18/boîte collectrice 20 en une seule pièce. Pour cela, comme montré à la figure 3, on peut utiliser une tôle métallique 60 ayant une partie centrale 62 destinée à former le collecteur et deux parties marginales 64 destinées à être repliées en direction de la partie centrale. Ces deux parties marginales ont des bords libres respectifs 66 qui viennent s'appliquer contre la partie centrale 62 pour former conjointement une cloison centrale 40. La partie centrale 62 est déformée, de préférence par emboutissage, pour constituer la région en creux 56 et ainsi le passage de communication 58 faisant communiquer les deux compartiments adjacents.
  • Pour réaliser un ensemble collecteur/boîte collectrice de cette façon, on part d'une tôle métallique plane de forme générale rectangulaire. On commence d'abord par former dans la partie centrale les ouvertures de passage des tubes puis on emboutit cette partie centrale, sur une partie de sa longueur, pour former la région en creux 56. Dans une étape ultérieure, les deux parties marginales 64 sont repliées en direction de la partie centrale pour délimiter les compartiments et former conjointement la cloison longitudinale.
  • L'échangeur de chaleur représenté aux figures 4 et 5 s'apparente à celui des figures 1 et 2 sauf qu'il comporte ici une seule rangée de tubes 70, ici des tubes plats, entre lesquels sont disposés des intercalaires ondulés 12.
  • Les tubes 70 sont appelés "tubes multi-canaux" car ils délimitent chacun une pluralité de canaux 72 de circulation de fluide qui s'étendent parallèlement entre eux. Ces tubes sont réalisés par extrusion. Les canaux 72 de chaque tube 70 sont répartis en deux parties N1 et N2 qui, dans l'exemple, comprennent le même nombre de canaux. Ces deux parties N1 et N2 sont séparées par un intervalle 74, qui se situe sensiblement au milieu du tube, et qui est dépourvu de canaux.
  • Le collecteur 18 reçoit ici une boîte collectrice 20 analogue à celle des figures 1 et 2. Lorsque cette dernière est appliquée contre le collecteur, le bord libre 42 de la cloison vient reposer sur les intervalles respectifs 74 des tubes 70 qui débouchent dans la région en creux 56. De la sorte, les premières parties N1 des tubes 70 et les deuxièmes parties N2 des tubes 70 constituent respectivement deux nappes qui débouchent respectivement dans des compartiments 50 et 52 analogues à ceux décrits précédemment en référence aux figures 1 et 2. Le fluide peut ainsi passer de la première nappe à la deuxième nappe ou vice versa via la région en creux 56.
  • On comprendra que l'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. Chaque ensemble collecteur/boîte collectrice peut être formé de deux parties ou d'une seule partie comme mentionné précédemment. Il est possible aussi de prévoir que l'échangeur comprenne plus de deux rangées de tubes et que plusieurs passages de communication soient prévus dans un même ensemble collecteur/boîte collectrice.
  • L'invention trouve une application particulière aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles. A ce titre, l'une des applications préférentielles est celui d'un évaporateur pour un circuit de climatisation. Cependant, d'autres échangeurs peuvent être réalisés selon cette technique.

Claims (18)

  1. Echangeur de chaleur du type comprenant un collecteur (18) dans lequel sont reçues les extrémités d'au moins une rangée de tubes (12, 14 ; 70), ainsi qu'une boîte collectrice (20) qui coiffe le collecteur et qui présente une cloison longitudinale (40) dont un bord libre (42) est en contact avec le collecteur pour délimiter un premier compartiment (50) et un deuxième compartiment (52) dans lesquels débouchent respectivement au moins une partie des tubes (12, 14 ; 70),
    caractérisé en ce que le collecteur (18) comporte au moins une déformation (56) pour former au moins un passage de communication (56) entre le premier compartiment (50) et le deuxième compartiment (52).
  2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison longitudinale (40) est pleine.
  3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la déformation (56) du collecteur (18) est constituée par au moins une région en creux (56) qui est éloignée du bord libre (42) de la cloison longitudinale (40).
  4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un passage de communication (56) au moins est prévu dans une région d'extrémité des compartiments (50, 52).
  5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un passage de communication (56) au moins délimite une section de passage calibrée (58).
  6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le collecteur (18) et la boîte collectrice (20) sont formés de deux pièces séparées.
  7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que collecteur (18) est une plaque métallique dans laquelle la région en creux (56) est formée par emboutissage.
  8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la boîte collectrice (20) est une forme à section constante intégrant la cloison longitudinale (40).
  9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la boîte collectrice (20) est formée par extrusion d'un matériau, de préférence métallique.
  10. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la boîte collectrice (20) est formée par emboutissage d'un matériau, de préférence métallique.
  11. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la boîte collectrice (20) est formée par moulage d'un matériau, de préférence d'une matière plastique.
  12. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le collecteur (18) et la boîte collectrice (20) sont formés d'une seule pièce.
  13. Echangeur de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce que le collecteur (18) et la boîte collectrice (20) sont formés à partir d'une tôle métallique (60) ayant une partie centrale (62) formant le collecteur, y compris sa région en creux (56), et deux parties marginales (64) repliées en direction de la partie centrale pour contribuer à délimiter les compartiments (50, 52) et à former conjointement la cloison longitudinale (40).
  14. Echangeur de chaleur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la région en creux (56) du collecteur est formée par emboutissage de la partie centrale (62) de la tôle métallique (60).
  15. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend une première rangée de tubes (12) et une deuxième rangée de tubes (14) qui débouchent respectivement dans le premier compartiment (50) et dans le deuxième compartiment (52).
  16. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend une seule rangée de tubes (70) délimitant chacun une pluralité de canaux (72) de circulation de fluide, et en ce qu'une première partie (N1) et une deuxième partie (N2) des canaux de chaque tube débouchent respectivement dans le premier compartiment (50) et dans le deuxième compartiment (52).
  17. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les tubes (12, 14 ; 70) sont des tubes plats et en ce qu'il comprend en outre des intercalaires ondulés (16) en contact avec les tubes.
  18. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il constitue un évaporateur pour un circuit de climatisation, en particulier de véhicule automobile.
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