EP1579161A2 - Module d'echangeur de chaleur, notamment pour un vehicule automobile - Google Patents

Module d'echangeur de chaleur, notamment pour un vehicule automobile

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Publication number
EP1579161A2
EP1579161A2 EP03767879A EP03767879A EP1579161A2 EP 1579161 A2 EP1579161 A2 EP 1579161A2 EP 03767879 A EP03767879 A EP 03767879A EP 03767879 A EP03767879 A EP 03767879A EP 1579161 A2 EP1579161 A2 EP 1579161A2
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EP
European Patent Office
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heat exchange
fluid
air flow
plates
module according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03767879A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jérôme GENOIST
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Valeo Thermique Moteur SA
Original Assignee
Valeo Thermique Moteur SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Thermique Moteur SA filed Critical Valeo Thermique Moteur SA
Publication of EP1579161A2 publication Critical patent/EP1579161A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3227—Cooling devices using compression characterised by the arrangement or the type of heat exchanger, e.g. condenser, evaporator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00321—Heat exchangers for air-conditioning devices
    • B60H1/00342—Heat exchangers for air-conditioning devices of the liquid-liquid type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P9/00—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
    • F01P9/04—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00 by simultaneous or alternative use of direct air-cooling and liquid cooling
    • 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
    • F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • F28D1/0435—Combination of units extending one behind the other
    • 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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • 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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/14—Condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/02—Arrangements of fins common to different heat exchange sections, the fins being in contact with different heat exchange media

Definitions

  • Plate heat exchanger module comprising a heat exchange section cooled with atmospheric air / in particular for a motor vehicle
  • the invention relates to heat exchange modules, in particular for motor vehicles. It relates more particularly to a heat exchange module comprising a multiplicity of stacked plates divided into at least two heat exchange sections, the stacked plates being assembled to delimit in each heat exchange section at least first channels d flow for a first fluid, said first fluid being in heat exchange relation with an atmospheric air flow in at least one of the heat exchange sections.
  • the plates are grouped in a single stage, which does not allow to cool or heat sufficiently a fluid because the inlet temperature of the second fluid, with which it is related heat exchange, is not sufficiently low, respectively sufficiently high. Furthermore, it is possible that the thermal power available on one of the fluids is not sufficient to ensure the cooling, respectively the heating of a fluid.
  • the temperature of the refrigerant at the inlet of the exchanger is controlled by the temperature of the same fluid at the outlet of the exchanger, which does not allow enough power to be released. thermal to ensure cooling, respectively heating of said coolant.
  • the present invention relates to a heat exchange module which overcomes these drawbacks.
  • the separation between the heat exchange sections can be carried out by at least one partition.
  • Partition walls can have a wide variety of embodiments. However, preferably, they are constituted by common plates of the heat exchange sections.
  • the partition walls have a space which is not more important than that of a common plate. On the other hand, it is not necessary to provide special tools to make them. They can be manufactured at the same time as the other plates. To ensure the independence of at least one of the exchange sections, at least one of the partition walls may have no communication passage.
  • a heat exchange module is made up of two independent exchangers, one of these exchangers being cooled, for example, by a fluid, while the second is cooled by atmospheric air circulation. This characteristic makes it possible to reduce the size of the heat exchange module in the engine compartment of the vehicle.
  • At least one of the partition walls adjacent to the heat exchange section in which the atmospheric air flow circulates comprises a communication passage allowing the passage of one of the fluids which circulate in the heat exchange section situated on the other side of the partition wall comprising the communication passages in the heat exchange section in which the air flow circulates, in order to carry out a heat exchange between this fluid and the atmospheric air flow.
  • the plates of at least one of the heat exchange sections are provided with raised peripheral edges, assembled in leaktight manner delimit the first flow channels and the second flow channels.
  • the plates of the heat exchange section in which the atmospheric air flow circulates delimit first flow channels for a fluid alternating with second flow channels open for the circulation of the air flow.
  • Corrugated spacers can be arranged between the plates of the heat exchange section which delimit open flow channels for the circulation of the air flow.
  • the module can comprise an air inlet nozzle for channeling the air flow towards the plates of the heat exchange section in which the atmospheric air flow circulates, and an air outlet nozzle to channel the air flow at the outlet of the heat exchange section in which the atmospheric air flow circulates.
  • the second fluid consists of water from the cooling circuit of the engine of the motor vehicle.
  • An exchange module according to the invention is advantageously produced in the form of a condenser in which a cooling fluid circulates intended for the air conditioning circuit.
  • the invention relates to an air conditioning circuit, in particular of the passenger compartment of a motor vehicle, comprising an evaporator, a compressor, a condenser, an expansion valve, in which a cooling fluid circulates, the condenser being constituted by a heat exchanger with two heat exchange sections according to the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a two-stage heat exchange module according to the present invention.
  • FIG. 2 is a partial sectional view on an enlarged scale of the heat exchange module shown in Figure 1;
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a second embodiment of a two-stage heat exchange module according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view of the front part of a motor vehicle
  • FIG. 5 is a magnifying glass which shows an enlargement of the part surrounded by broken lines of the engine cover of the vehicle of Figure 4;
  • FIG. 6 is a magnifying glass which shows an enlarged view showing a variant of the installation of a condenser according to the invention in a motor vehicle.
  • FIG. 1 a sectional view of a heat exchange module according to the invention. It is divided into a first heat exchange section designated by the general reference 10 and a second heat exchange section designated by the general reference 12.
  • the heat exchange sections 10 and 12 are separated by a plate separation 1. Only the medium to be cooled or heated passes through the two sections.
  • the heat exchange section 10 is made up of plates 2 stacked one on the other and each provided with a peripheral rim 3.
  • the peripheral rims 3 are assembled in a sealed manner to delimit between the plates 2 first flow channels for a first fluid Fi which alternate with second flow channels for a second fluid F 2 , distinct from F x .
  • the heat exchange section 12 is constituted by a stack of plates 4 which are distinguished from the plates 2 of the heat exchange section 10 by the fact that they do not have an inclined flange 3. These plates are designed to so as to determine first flow channels for the circulation of a first fluid, generally a liquid, and second channels comprising an open inlet and outlet for the entry of an air flow, as shown by the arrows 5 ( Figure 2) and for the exit from this stream, as shown by arrow 6.
  • FIG. 1 there is shown only an inlet pipe 15 for the first fluid Fi and only an outlet pipe 17 for the second fluid F.
  • four pipes are actually provided on the end plate 19 of the heat exchange module, namely an inlet pipe 15 for the first fluid F x and an outlet pipe for this same fluid , located behind the tubing 15. This outlet tubing is therefore not visible in the figure.
  • an inlet pipe and an outlet pipe 17 are provided for the second fluid F 2 .
  • the fluid inlet tubing F 2 is located behind the outlet tubing 17. It is not visible in FIG. 1.
  • the fluid outlet F ⁇ can be located on the other side of the module, as shown by tubing 16 shown in broken lines.
  • the heat exchange sections 10 and 12 can be independent of each other.
  • the partition 14 disposed between these two sections has no communication passage for the fluids flowing in these different sections.
  • Two independent heat exchangers are thus determined, the first exchanger, corresponding to the heat exchange section 10, being cooled by a fluid-fluid circulation, while the second heat exchanger, corresponding to the heat exchange section 12, is cooled by a circulation of an external atmospheric air flow.
  • the heat exchange section 12 comprises an air inlet nozzle 7 which makes it possible to channel the air flow towards the plates 4 of the section 12 and an air outlet nozzle 9 which makes it possible to channel the air flow at the outlet of the plates 4.
  • the fluids F-. and F 2 circulate in the heat exchange section 10 in heat exchange relationship with each other.
  • the heat exchange module is a condenser used to condense the refrigerant of the air conditioning circuit of the motor vehicle, for example R134a or carbon dioxide.
  • the fluid Fi is therefore constituted by the refrigerant of the air conditioning circuit, while the fluid F 2 is a liquid, generally the water of the engine cooling circuit.
  • the heat exchange sections 10 and 12 are not independent of each other. This is why the partition 14 has two communication passages 21 located respectively opposite the inlet pipe 15 of the refrigerant of the air conditioning circuit and the outlet pipe of the same fluid. The partition does not have a communication passage with regard to the fluid inlet and outlet pipes F 2 .
  • the refrigerant Fi "of the air conditioning circuit can enter the heat exchange section 12 through the communication passage 21 located at the right of the inlet pipe 15. Arrived in this section 12, it circulates in the first flow channels delimited between the plates 4 of section 12 in heat exchange relation with the atmospheric air which circulates in the second flow channels delimited between these same plates 4. After having crossed the flow channels, the fluid F x leaves the heat exchange section 12 through the second communication passage 21 located opposite the outlet pipe (not shown and not referenced) of the fluid Fj.
  • a two-stage heat exchange module with three fluids is thus produced.
  • the refrigerant of the air conditioning circuit is cooled by heat exchange with the fluid F 2
  • the second stage corresponding to the heat exchange section heat 12
  • the presence of the second stage makes it possible to complete the cooling of the refrigerant fluid in the event that its cooling is not sufficiently ensured by the heat exchange with the second fluid F 2 -
  • the heat exchange module of the invention may have only one pass or, in known manner, it may include a multipljjcity of passes.
  • the partition 14 can be constituted by a running plate 2 of the heat exchange section 10, or also by a running plate 4 of the heat exchange section 12.
  • FIG. 3 a schematic sectional view of another embodiment of a heat exchange module according to the invention. It comprises a first heat exchange section 10 and a second heat exchange section 12 separated by a partition wall 14.
  • the section is taken through the fluid inlet pipe F 2 , designated by the reference 23, and the outlet pipe 17 of this same fluid F 2 .
  • the inlet and outlet pipes of the first fluid F x are not represented.
  • This embodiment is distinguished by the different constitution of the plates 25 of the heat exchange section 12.
  • the plates 25 are grouped in pairs.
  • the plates of the same pair comprise bowls 27 facing one another and mutually connected in leaktight manner at their periphery.
  • the bottoms of these bowls 27 communicate through openings 29, so as to delimit circulation chambers 31 for the liquid fluid of the heat exchange section 12.
  • the plates 25 delimit circulation passages between them for the atmospheric air flow 35.
  • the air flow 35 circulates perpendicular to the circulation of the other fluid, and not against the current or co-current.
  • corrugated spacers 37 are arranged in the circulation passages 33 of the atmospheric air flow 35.
  • the operation of this second embodiment is similar to that of the heat exchange module which has been described with reference to Figures 1 and 2.
  • the refrigerant Fi of the air conditioning circuit circulates in the first heat exchange section 10 in heat exchange relationship with the fluid F 2 , generally the engine cooling water, then passes into the heat exchange section 12 through communication passages provided in the separation plate 14 in order to circulate in heat exchange relationship with the atmospheric air stream 35 to further lower its temperature.
  • FIG. 4 shows a schematic view of the front part of a motor vehicle 40.
  • the circle represented in dotted lines 41 surrounds an area 42 located under the engine hood 43 of the motor vehicle, in which it is possible to locate a multi-stage and multi-fluid heat exchange module according to the present invention.
  • FIG. 5 is a magnifying glass which shows on an enlarged scale the area surrounded by the circle 41 in broken lines in Figure 4.
  • the heat exchange module of the invention designated by the general reference 45, consists of two stages , namely a first stage constituted by the heat exchange section 10, cooled by the cooling water of the cooling circuit of the heat engine of the vehicle, and a second stage constituted by the heat exchange section 12, cooled by atmospheric air circulation.
  • the arrow 46 designates the entry of air into a duct 47, while the arrow 48 symbolizes the exit of air from a duct 49 after passing through the heat exchange section 12.
  • a fan 50 can possibly provide forced air circulation.
  • the reference 52 designates the evaporator of the air conditioning circuit.
  • the air flow 54 is cooled, before entering the vehicle interior, by passing through the evaporator 52.
  • FIG 6 a magnifying glass similar to that of Figure 5 X
  • the location of the heat exchange module 45 of the invention differs in that the air outlet nozzle 54 opens into the engine compartment 53 of the vehicle (arrow 57) instead of being discharged to the outside (arrow 48 in Figure 5).

Landscapes

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Abstract

Le module d'échange de chaleur comporte une multiplicité de plaques empilées (2, 4) divisée en au moins deux sections d'échange de chaleur (10, 12), les plaques empilées (2, 4) sont assemblées pour délimiter dans chaque section d'échange de chaleur (10, 12) au moins des premiers canaux d'écoulement pour un premier fluide (F1) mis en relation d'échange thermique avec un flux d'air atmosphérique (5, 6) dans l'une au moins des sections d'échange de chaleur (12). Les premiers canaux d'écoulement pour le premier fluide (F1) alternent avec des seconds canaux d'écoulement pour un deuxième fluide (F2) distinct du premier fluide (F1), dans au moins l'une des autres sections d'échange de chaleur (10).

Description

Module d'échangeur de chaleur à plaques comportant une section d'échange de chaleur refroidie à l'air atmosphérique/ notamment pour un véhicule automobile
L'invention se rapporte aux modules d'échange de chaleur, en particulier pour des véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un module d'échange de chaleur comportant une multiplicité de plaques empilées divisée en au moins deux sections d'échange de chaleur, les plaques empilées étant assemblées pour délimiter dans chaque section d'échange de chaleur au moins des premiers canaux d'écoulement pour un premier fluide, ledit premier fluide étant en relation d'échange thermique avec un flux d'air atmosphérique dans l'une au moins des sections d'échange de chaleur.
On connaît déjà (DE-A-195 11 991 et EP 1 063 486) des échangeurs de chaleur à plaques empilées utilisés, par exemple, en tant que refroidisseurs d'huile pour véhicules automobiles, pour assurer le refroidissement de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesses automatiques, par échange thermique avec un fluide de refroidissement, habituellement celui qui sert au refroidissement du moteur du véhicule.
Toutefois, dans des échangeurs à plaques de ce type, les plaques sont regroupées en un seul étage, ce qui ne permet pas de refroidir ou de réchauffer suffisamment un fluide parce que la température d'entrée du second fluide, avec lequel il est en relation d'échange de chaleur, n'est pas suffisamment basse, respectivement suffisamment élevée. Par ailleurs, il est possible que la puissance thermique disponible sur l'un des fluides ne soit pas suffisante pour assurer le refroidissement, respectivement le réchauffement d'un fluide.
On connaît aussi (US 5 562 157) des échangeurs de chaleur à plaques empilées à deux étages utilisés, par exemple, en tant qu'évaporateur dans les circuits de climatisation de véhicules automobiles, ce type d'échangeur permet à un fluide réfrigérant qui entre dans l' évaporâteur d'échanger de la chaleur avec ce même fluide réfrigérant à la sortie de l' évaporateur.
Dans les échangeurs à plaques de ce dernier type, la température du fluide réfrigérant à l'entrée de l'échangeur est asservie à la température de ce même fluide à la sortie de l'échangeur, ce qui ne permet pas de dégager assez de puissance thermique pour assurer le refroidissement, respectivement le réchauffement dudit fluide réfrigérant .
La présente invention a pour objet un module d'échange de chaleur qui remédie à ces inconvénients .
A cet effet, elle propose un module d'échange de chaleur du type défini ci-dessus où les premiers canaux d'écoulement pour le premier fluide alternent avec des seconds canaux d'écoulement pour un deuxième fluide distinct du premier fluide, dans au moins l'une des autres sections d'échange de chaleur.
La séparation entre les sections d'échange de chaleur peut être réalisée par au moins une cloison de séparation.
Les cloisons de séparation peuvent présenter des formes de réalisation très diverses. Toutefois, de préférence, elles sont constituées par des plaques courantes des sections d'échange de chaleur.
Ainsi, les cloisons de séparation ont un encombrement qui n'est pas plus important que celui d'une plaque courante. D'autre part, il n'est pas nécessaire de prévoir des outils spéciaux pour les fabriquer. Elles peuvent être fabriquées en même temps que les autres plaques . Afin d'assurer l'indépendance de l'une au moins des sections d'échange, l'une au moins des cloisons de séparation pourra ne comporter aucun passage de communication.
Ainsi, lorsque les deux sections d'échange de chaleur sont indépendantes, on réalise un module d'échange de chaleur constitué de deux échangeurs indépendants, l'un de ces échangeurs étant refroidi, par exemple, par un fluide, tandis que le second est refroidi par une circulation d'air atmosphérique . Cette caractéristique permet de réduire l'encombrement du module d'échange de chaleur dans le compartiment moteur du véhicule.
Au contraire, si l'on souhaite établir une communication entre au moins deux sections d'échange de chaleur, l'une au moins des cloisons de séparation adjacentes à la section d'échange de chaleur dans laquelle circule le flux d'air atmosphérique comporte un passage de communication permettant le passage de l'un des fluides qui circulent dans la section d'échange de chaleur située de l'autre côté de la cloison de séparation comportant les passages de communication dans la section d'échange de chaleur dans laquelle le flux d'air circule, afin de réaliser un échange de chaleur entre ce fluide et le flux d'air atmosphérique.
Grâce à cette caractéristique, si l'échange de chaleur avec un ou plusieurs fluides liquides ne suffit pas pour refroidir (éventuellement pour réchauffer) un fluide donné, un échange de chaleur complémentaire avec un courant d'air atmosphérique permet de compléter le refroidissement, éventuellement le réchauffement de ce fluide.
Dans une réalisation particulière, les plaques de l'une au moins des sections d'échange de chaleur sont munies de bords périphériques relevés, assemblés de manière étanche pour délimiter les premiers canaux d'écoulement et les seconds canaux d'écoulement.
Avantageusement, les plaques de la section d'échange de chaleur dans laquelle circule le flux d'air atmosphérique délimitent de premiers canaux d'écoulement pour un fluide alternant avec de seconds canaux d'écoulement ouverts pour la circulation du flux d'air.
Des intercalaires ondulés peuvent être disposés entre les plaques de la section d'échange de chaleur qui délimitent des canaux d'écoulement ouverts pour la circulation du flux d'air.
Avantageusement, le module peut comporter une buse d'entrée d'air pour canaliser le flux d'air vers les plaques de la section d'échange de chaleur dans laquelle circule le flux d'air atmosphérique, et une buse de sortie d'air pour canaliser le flux d'air à la sortie de la section d'échange de chaleur dans laquelle circule le flux d'air atmosphérique.
De préférence, le deuxième fluide est constitué par l'eau du circuit de refroidissement du moteur du véhicule automobile.
Un module d'échange selon l'invention est avantageusement réalisé sous la forme d'un condenseur dans lequel circule un fluide réfrigérant destiné au circuit de climatisation.
Enfin, l'invention concerne un circuit de climatisation, notamment de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant un evaporateur, un compresseur, un condenseur, une valve de détente, dans lequel circule un fluide réfrigérant, le condenseur étant constitué par un échangeur de chaleur à deux sections d'échange de chaleur conforme à la présente invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées . Sur ces figures :
- la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un module d'échange de chaleur à deux étages conforme à la présente invention ;
- la Figure 2 est une vue partielle en coupe à échelle agrandie du module d'échange- de chaleur représenté sur la Figure 1 ;
- la Figure 3 est une vue schématique en coupe d'une seconde réalisation d'un module d'échange de chaleur à deux étages conforme à la présente invention ;
- la Figure 4 est une vue schématique de la partie avant d'un véhicule automobile ;
- la Figure 5 est une loupe qui représente un agrandissement de la partie entourée en traits interrompus du capot moteur du véhicule de la Figure 4 ;
- la Figure 6 est une loupe qui représente une vue à échelle agrandie montrant une variante de l'implantation d'un condenseur conforme à l'invention dans un véhicule automobile.
On a représenté sur la Figure 1 une vue en coupe d'un module d'échange de chaleur conforme à l'invention. Il est divisé en une première section d'échange de chaleur désignée par la référence générale 10 et une seconde section d'échange de chaleur désignée par la référence générale 12. Les sections d'échange de chaleur 10 et 12 sont séparées par une plaque de séparation 1 . Seul le fluide à refroidir ou à réchauffer passe dans les deux sections .
La section d'échange de chaleur 10 est constituée de plaques 2 empilées les unes sur les autres et munies chacune d'un rebord périphérique 3. Les rebords périphériques 3 sont assemblés de manière etanche pour délimiter entre les plaques 2 de premiers canaux d'écoulement pour un premier fluide Fi qui alternent avec de seconds canaux d'écoulement pour un second fluide F2, distinct de Fx .
La section d'échange de chaleur 12 est constituée par un empilement de plaques 4 qui se distinguent des plaques 2 de la section d'échange de chaleur 10 par le fait qu'elles ne comportent pas de rebord incliné 3. Ces plaques sont conçues de manière à déterminer de premiers canaux d'écoulement pour la circulation d'un premier fluide, généralement un liquide, et de seconds canaux comportant une entrée et une sortie ouvertes pour l'entrée d'un flux d'air, comme schématisé par les flèches 5 (Figure 2) et pour la sortie de ce flux, comme schématisé par la flèche 6.
Sur la Figure 1, on a représenté seulement une tubulure d'entrée 15 pour le premier fluide Fi et seulement une tubulure de sortie 17 pour le second fluide F . Toutefois, il est entendu que quatre tubulures sont en réalité prévues sur la plaque d'extrémité 19 du module d'échange de chaleur, à savoir une tubulure d'entrée 15 pour le premier fluide Fx et une tubulure de sortie pour ce même fluide, située derrière la tubulure 15. Cette tubulure de sortie n'est donc pas visible sur la figure. De même, une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie 17 sont prévues pour le second fluide F2. La tubulure d'entrée du fluide F2 est située derrière la tubulure de sortie 17. Elle n'est pas visible sur la Figure 1. En variante, la sortie du fluide F± peut se trouver de l'autre côté du module, comme montré par la tubulure 16 représentée en traits interrompus .
Les sections d'échange de chaleur 10 et 12 peuvent être indépendantes l'une de l'autre. Dans ce cas, la cloison de séparation 14 disposée entre ces deux sections ne comporte aucun passage de communication pour les fluides qui circulent dans ces différentes sections . On détermine ainsi deux échangeurs de chaleur indépendants, le premier échangeur, correspondant à la section d'échange de chaleur 10, étant refroidi par une circulation fluide-fluide, tandis que le second échangeur de chaleur, correspondant à la section d'échange de chaleur 12, est refroidi par une circulation d'un flux d'air atmosphérique extérieur.
Avantageusement, la section d'échange de chaleur 12 comporte une buse d'entrée d'air 7 qui permet de canaliser le flux d'air vers les plaques 4 de la section 12 et une buse de sortie d'air 9 qui permet de canaliser le flux d'air en sortie des plaques 4.
Ainsi, les fluides F-. et F2 circulent dans la section d'échange de chaleur 10 en relation d'échange thermique l'un avec l'autre. Dans l'exemple représenté, le module d'échange de chaleur est un condenseur utilisé pour condenser le fluide réfrigérant du circuit de climatisation du véhicule automobile, par exemple le R134a ou du gaz carbonique. Le fluide Fi est donc constitué par le fluide réfrigérant du circuit de climatisation, tandis que le fluide F2 est un liquide, généralement l'eau du circuit de refroidissement du moteur.
Dans l'exemple représenté, les sections d'échange de chaleur 10 et 12 ne sont pas indépendantes l'une de l'autre. C'est pourquoi la cloison de séparation 14 comporte deux passages de communication 21 situés respectivement au regard de la tubulure d'entrée 15 du fluide réfrigérant du circuit de climatisation et de la tubulure de sortie de ce même fluide . La cloison de séparation ne comporte pas de passage de communication au regard des tubulures d'entrée et de sortie du fluide F2.
Ainsi, seul le fluide réfrigérant Fi " du circuit de climatisation peut pénétrer dans la section d'échange de chaleur 12 par le passage de communication 21 situé au droit de la tubulure d'entrée 15. Parvenu dans cette section 12, il circule dans les premiers canaux d'écoulement délimités entre les plaques 4 de la section 12 en relation d'échange de chaleur avec l'air atmosphérique qui circule dans les seconds canaux d'écoulement délimités entre ces mêmes plaques 4. Après avoir traversé les canaux d'écoulement, le fluide Fx ressort de la section d'échange de chaleur 12 par le deuxième passage de communication 21 situé au regard de la tubulure de sortie (non représentée et non référencée) du fluide Fj.
On réalise ainsi un module d'échange de chaleur à deux étages et à trois fluides. Dans le premier étage, correspondant à la section d'échange de chaleur 10, le fluide réfrigérant du circuit de climatisation est refroidi par échange de chaleur avec le fluide F2, puis, dans le second étage, correspondant à la section d'échange de chaleur 12, par échange de chaleur avec le flux d'air atmosphérique. La présence du second étage permet de compléter le refroidissement du fluide réfrigérant dans le cas où son refroidissement ne serait pas suffisamment assuré par l'échange de chaleur avec le second fluide F2-
Bien entendu, le module d'échange de chaleur de l'invention peut ne comporter qu'une seule passe ou bien, de manière connue, il peut comporter une multipljjcité de passes.
Avantageusement, la cloison de séparation 14 peut être constituée par une plaque courante 2 de la section d'échange de chaleur 10, ou encore par une plaque courante 4 de la section d'échange de chaleur 12.
On a représenté sur la Figure 3 une vue schématique en coupe d'un autre exemple de réalisation d'un module d'échange de chaleur conforme à l'invention. Il comporte une première section d'échange de chaleur 10 et une seconde section d'échange de chaleur 12 séparées par une cloison de séparation 14. Sur la Figure 3, la coupe est prise à travers la tubulure d'entrée du fluide F2, désignée par la référence 23, et la tubulure de sortie 17 de ce même fluide F2. Les tubulures d'entrée et de sortie du premier fluide Fx ne sont pas représentées .
Ce mode de réalisation se distingue par la constitution différente des plaques 25 de la section d'échange de chaleur 12. Les plaques 25 sont groupées par paires. Les plaques d'une même paire comportent des cuvettes 27 tournées l'une vers l'autre et mutuellement reliées de façon étanche à leur périphérie. Les fonds de ces cuvettes 27 communiquent par des ouvertures 29, de manière à délimiter des chambres de circulation 31 pour le fluide liquide de la section d'échange de chaleur 12. Par ailleurs, les plaques 25 délimitent entre elles des passages de circulation 33 pour le flux d'air atmosphérique 35. On remarque que dans ce mode de réalisation le flux d'air 35 circule perpendiculairement à la circulation de l'autre fluide, et non à contre-courant ou à co-courant. De préférence, des intercalaires ondulés 37 sont disposés dans les passages de circulation 33 du flux d'air atmosphérique 35.
Le fonctionnement de ce second exemple de réalisation est similaire à celui du module d'échange de chaleur qui a été décrit en référence aux Figures 1 et 2. Le fluide réfrigérant Fi du circuit de climatisation circule dans la première section d'échange de chaleur 10 en relation d'échange de chaleur avec le fluide F2, généralement l'eau de refroidissement du moteur, puis passe dans la section d'échange de chaleur 12 par des passages de communication ménagés ,dans la plaque de séparation 14 afin de circuler en relation d'échange de chaleur avec le courant d'air atmosphérique 35 pour abaisser encore davantage sa température.
Bien que, sur la Figure 3, les chambres de circulation 31 aient été représentées en regard des chambres de circulation du fluide F2, dans la réalité, les chambres de communication se trouvent en regard des tubulures d'entrée et de sortie, respectivement, du fluide Fx. On a représenté sur la Figure 4 une vue schématique de la partie avant d'un véhicule automobile 40. Le cercle représenté en traits pointillés 41 entoure une zone 42 située sous le capot moteur 43 du véhicule automobile, dans laquelle il est possible d'implanter un module d'échange de chaleur multi- étages et multi-fluides conforme à la présente invention.
La Figure 5 est une loupe qui représente à échelle agrandie la zone entourée par le cercle 41 en traits interrompus de la Figure 4. Le module d'échange de chaleur de l'invention, désigné par la référence générale 45, est constitué de deux étages, à savoir un premier étage constitué par la section d'échange de chaleur 10, refroidie par l'eau de refroidissement du circuit de refroidissement du moteur thermique du véhicule, et un second étage constitué par la section d'échange de chaleur 12, refroidie par une circulation d'air atmosphérique. La flèche 46 désigne l'entrée de l'air dans un conduit 47, tandis que la flèche 48 symbolise la sortie de l'air d'un conduit 49 après la traversée de la section d'échange de chaleur 12. Un ventilateur 50 peut éventuellement assurer une circulation forcée de l'air. La référence 52 désigne 1' evaporateur du circuit de climatisation. Le flux d'air 54 est refroidi, préalablement à son entrée dans l'habitacle du véhicule, par la traversée de 1 ' evaporateur 52.
On a représenté sur la Figure 6 une loupe similaire à celle de la Figure 5 X Dans cette réalisation, l'implantation du module d'échange de chaleur 45 de l'invention diffère par le fait que la buse de sortie de l'air 54 débouche dans le compartiment moteur 53 du véhicule (flèche 57) au lieu d'être rejeté vers l'extérieur (flèche 48 de la Figure 5) .

Claims

Revendications
1. Module d'échange de chaleur, notamment pour un véhicule automobile, comportant une multiplicité de plaques empilées
5 (2, 4) divisée en au moins deux sections d'échange de chaleur
(10, 12), les plaques empilées (2, 4) étant assemblées pour délimiter dans chaque section d'échange de chaleur (10, 12) au moins des premiers canaux d'écoulement pour un premier fluide
(Fi) , ledit premier fluide (Fx) étant en relation d'échange
10 thermique avec un flux d'air atmosphérique (5) dans l'une au moins des sections d'échange de chaleur (12) , caractérisé en ce que lesdits premiers canaux d'écoulement pour le premier fluide (Fi) alternent avec des seconds canaux d'écoulement pour un deuxième fluide (F2) distinct du premier fluide (Fx) , dans au
15 moins l'une des autres sections d'échange de chaleur (10) .
2. Module d'échange de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites sections d'échange de chaleur (10, 12) sont séparées par au moins une cloison de séparation
20 (14) .
3. Module d'échange de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'une au moins des cloisons de séparation (14) adjacentes à la section d'échange de chaleur (12) dans
25 laquelle circule le flux d'air atmosphérique (5, 6) comporte des passages de communication (21) permettant le passage de l'un des fluides (Fx) qui circulent dans la section d'échange de chaleur (10) située de l'autre côté de la cloison de séparation (14) comportant les passages de communication (21)
,30 dans la section d'échange de chaleur (12) dans laquelle le flux d'air (5, 6) circule afin de réaliser un échange de chaleur entre ce fluide (F- et le flux d'air atmosphérique (5, 6) .
4. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 35 1 à 3, caractérisé en ce que les plaques (2) de l'une au moins des sections d'échange de chaleur (10) sont munies de rebords périphériques (3) relevés, assemblés de manière étanche.
5. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les plaques (4) de la section d'échange de chaleur (12) dans laquelle circule le flux d'air atmosphérique (5, 6) délimitent de premiers canaux d'écoulement pour un fluide (Fx) alternant avec de seconds canaux d'écoulement ouverts pour la circulation du flux d'air (5, 6) .
6. Module d'échange de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que des intercalaires ondulés (37) sont disposés entre les plaques (25) de la section d'échange de chaleur (12) qui délimitent des canaux ouverts pour la circulation du flux d'air (35) .
7. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une buse d'entrée (7) pour canaliser le flux d'air (5) vers les plaques (4) de la section d'échange de chaleur (12) dans laquelle circule le flux d'air, et une buse de sortie (9) pour canaliser le flux d'air (6) à la sortie des plaques (4) de la section d'échange de chaleur (12) dans laquelle circule ce même flux d'air.
8. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les cloisons de séparation (14) sont constituées par des plaques courantes (2, 4) des sections d'échange de chaleur (10, 12) .
9.. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le deuxième fluide (F2) est constitué par l'eau du circuit de refroidissement du moteur du véhicule automobile.
10. Condenseur constitué d'un module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel le premier fluide (Fi) est un fluide réfrigérant.
11. Circuit de climatisation, notamment de l'habitacle d'un véhicule automobile, comportant un evaporateur (52) , un compresseur, un condenseur (45) , une valve de détente, dans lequel circule un fluide réfrigérant, caractérisé en ce que le condenseur (45) est conforme à la revendication 10.
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