EP2411754B1 - Echangeur de chaleur, en particulier condenseur de climatisation - Google Patents

Echangeur de chaleur, en particulier condenseur de climatisation Download PDF

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EP2411754B1
EP2411754B1 EP10710341.8A EP10710341A EP2411754B1 EP 2411754 B1 EP2411754 B1 EP 2411754B1 EP 10710341 A EP10710341 A EP 10710341A EP 2411754 B1 EP2411754 B1 EP 2411754B1
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EP
European Patent Office
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fluid
heat exchanger
exchanger according
inlet
outlet
Prior art date
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Active
Application number
EP10710341.8A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP2411754A1 (fr
Inventor
Anne-Sylvie Magnier-Cathenod
Carlos Martins
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority to PL10710341T priority Critical patent/PL2411754T3/pl
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Publication of EP2411754B1 publication Critical patent/EP2411754B1/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
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0221—Header boxes or end plates formed by stacked elements
    • 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
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section

Definitions

  • the invention relates to heat exchangers, especially for motor vehicles.
  • a heat exchanger comprising an alternating stack of blades for the circulation of a first fluid and a second fluid, corresponding to the preamble of claim 1.
  • Such an exchanger is known from the document WO 2005 / 038375A1 .
  • Such heat exchangers can be used, for example, as air conditioning condensers for motor vehicles.
  • the first fluid can then be constituted by a refrigerant, with or without phase change, and the second fluid by a cooling fluid such as water.
  • Heat exchangers of this type are often made by a technology of stacked plates having corrugations to disturb the flow of the two fluids. These plates generally have raised peripheral edges which are assembled together in a sealed manner to delimit between the plates of the first and second circulation blades for the respective fluids.
  • the disadvantage of such plates is that they offer little modularity as regards the size and the adaptation of the passage sections according to the properties of the fluids. Moreover, problems of soldering, and thus of sealing and resistance to pressure, may appear at the level of the fluid passages.
  • This solution also has a number of disadvantages, including a complexity of construction. In others, it requires a reported manifold for each fluid at each end of the beam.
  • the object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks.
  • a heat exchanger of the type defined in the introduction which comprises a beam formed by an alternating stack of profile flat tubes selected for the circulation of the first fluid and disruptive for the circulation of the second fluid between the tubes; an inlet manifold box and an outlet manifold respectively connected to two ends of the bundle for the admission and evacuation of the first fluid, said manifolds being each formed by a stack of end plates having a bottom provided with a peripheral rim, in particular with a substantially U-shaped contour, so that the end plates can be assembled in pairs in a sealed manner by cooperation of their respective peripheral rims, each time delimiting a chamber having an inlet profile, homologous to the profile of a tube for inserting a tube end, the bottom of each collector plate having an opening for the communication of the chambers; and a casing enveloping the beam, this casing being provided an inlet and an outlet for the circulation of the first fluid, and an inlet and an outlet for the circulation of the second fluid.
  • the heat exchanger of the invention comprises a beam formed by an alternating stack of tubes and disrupters for defining respectively the circulation blades of the first fluid and the second fluid.
  • the inlet and outlet manifolds are each defined by a stack of end plates, forming blade heads, which are interlocked with each other by virtue of the geometry of their respective peripheral rims, which makes it possible to define each time a chamber in communication with a tube.
  • Each chamber defines an introduction slot for the tube which has an internal profile homologous to the profile of a tube, which allows a sealed engagement of the end of the tube in the corresponding insertion slot.
  • the chambers communicate with one another, which makes it possible to define an inlet or outlet manifold for the first fluid.
  • the casing which envelops the beam makes it possible to ensure the circulation of the second fluid which is in heat exchange with the first fluid.
  • Such a heat exchanger can be made by a brazed technology in a single operation, once the various components of the heat exchanger held tight together.
  • peripheral edges of the end plates are shaped so that the chambers defined by the stack of said plates have, for example, a height substantially identical to that of the tubes.
  • height is meant the stacking direction of said plates.
  • such a heat exchanger finds particular application in the field of motor vehicles, for example to achieve an air conditioning condenser.
  • FIGS. 1 , 3 , 12 and 13 represent different views of a heat exchanger 10 according to the invention in the assembled state.
  • FIG 2 represents this heat exchanger 10 in exploded perspective view.
  • the heat exchanger 10 comprises a beam 12 formed by an alternating stack of flat tubes 14 of profile chosen for the circulation of a first fluid F 1 and disruptors 16 for the circulation of a second fluid F 2 between the tubes.
  • the disrupters 16 are here corrugated interlayers whose respective undulations come into contact with the tubes 14.
  • the heat exchanger 10 further comprises an inlet manifold 18 and an outlet manifold 20 connected respectively to two ends of the bundle 12 for the admission and evacuation of the first fluid F 1 .
  • These two manifolds are formed analogously, that is to say by a stack of end plates 22 each having a bottom 24 provided with a peripheral flange 26 having a generally U-shaped general outline.
  • each end plate 22 is generally flat and the peripheral rim 26 forms a chosen angle with the flat bottom 24, so that the end plates 22 can be nested and assembled tightly. by cooperation of their respective peripheral edges. Indeed, as these peripheral flanges 26 are inclined, when two end plates are mutually nested, they provide between them an introduction slot whose internal profile is homologous to the profile of a tube, which allows to insert to each time a tube end sealingly.
  • a chamber 28 is defined for the first fluid, as can be seen in particular in FIG. figure 4 .
  • These chambers 28 can communicate with each other through at least one opening 30 provided in the bottom of each end plate 22 to ensure fluid communication between the chambers.
  • the openings 30 are circular and aligned with each other in the direction of stacking the beam 12.
  • the exchanger 10 further comprises a housing 32 which surrounds the beam.
  • This housing 32 comprises a U-section housing 34 for housing the bundle 12 and extending to the end plates 22 and a cover 36 for closing the housing.
  • the housing 32 carries an inlet 38 and an outlet 40 for the first fluid F 1 , as well as an input 42 and an output 44 for the second fluid F 2 .
  • the inlet 38 and the outlet 40 for the first fluid F 1 are carried by the cover 36 and open respectively into the inlet manifold 18 and the outlet manifold 20.
  • the inlet 38 and the outlet 40 are formed by two flanges having respective bores 46 and 48 which communicate each time with the corresponding collecting box through a circular opening 50 or 52 ( figure 2 ) that includes the cover 36.
  • the bore 46 is aligned with the opening 50 and with the openings 30 of the end plates 22 forming the manifold 18.
  • the bore 48 is aligned with the opening 52 and with the openings 30 of the end plates 22 forming the manifold 20.
  • two fluid distribution conduits communicating with the tubes 14 are formed, these ducts being closed both by the bottom of the housing.
  • the inlet 42 and the outlet 44 for the second fluid F 2 are carried by the casing 34.
  • This housing has a bottom wall 54 and two side walls 56 and 58 which come to envelop the beam.
  • the inlet 42 and the outlet 44 are formed by pipes which are carried by the side wall 56 of the casing 34.
  • the lateral wall 56 comprises a flat central part 60 connected to two lateral parts 62 and 64 on which the tubing 42 and 44 are respectively mounted.
  • the side wall 58 has a homologous shape. As a result, the casing is wider in its central portion than in its end portions in the vicinity of the collector plates.
  • a free volume 100 is defined between the casing and the beam ( figure 7 ), at the side portions 62, 64 of the housing to allow the distribution of the second fluid between the tubes, to the right of the inlet pipe 42 of said second fluid, and its collection to the right of the outlet pipe 44 of the beam.
  • the cover 36 has two respective raised edges 66 and 68 ( figures 2 and 3 ), provided with end portions 67, 69 intended to come into contact with the respective end edges 70, 72 of the side portions 62, 64 of the side walls 56 and 58 to close said free volume 100 at the top.
  • the end portions 67, 69 of the raised edges 66, 68 of the cover 36 are offset from the central portion of said raised edges in the direction orthogonal to the longitudinal axis of said cover by about one time. thickness of said lid.
  • the cover 36 can thus cooperate with the bottom of the last end plate 22 while being connected, by a chosen curvature end portions 67, 69, to the end edges 70, 72 side portions 64 of the side walls 56 and 58 of the housing 34.
  • the various components of the heat exchanger are advantageously made of aluminum or aluminum-based alloy and provided with solder plating, at the appropriate places, which makes it possible to assemble an assembly of these components together in a single operation in a brazing furnace, while ensuring a seal between the various components.
  • each end plate 22 forms with the bottom 24 a chosen angle A which is an acute angle and which is calculated according to the thickness of the plate.
  • Each end plate 22 is advantageously formed by stamping. When two end plates are nested therebetween, they delimit a slot which has a homologous entrance profile of the profile of a tube, that is to say the general shape of an elongated trapezium having two opposite large sides. connected to two opposite small inclined sides. This shape is homologous to that of the section of a tube as represented on the figure 8 .
  • Each tube 14 is a flat tube delimited by two large opposite faces 74 and 76 and two small opposite inclined faces 78 and 80 which each form, with the faces 74 and 76, an angle substantially corresponding to the angle A mentioned above ( figure 6 ).
  • the profile of the tube has substantially the shape of an elongate trapezium which comes to match the shape of the insertion slot defined between two end plates 22 adjacent.
  • the faces 78 and 80 are connected to the faces 74 and 76 by rounding.
  • each tube 14 is made by extrusion and comprises a multiplicity of internal channels 82 ( Figures 8 and 9 ).
  • the end plates 22 are not strictly identical between they.
  • two types of end plates are provided, advantageously a plate 22a as shown in FIG. figure 10 and a plate 22b as shown on the figure 11 .
  • the plates 22a and 22b are arranged alternately.
  • the plate 22a shown on the figure 10 here receives the end of the cover 36.
  • the plate 22b shown in FIG. figure 11 receives an end of a flat tube 14.
  • the end plate 22a of the figure 10 comprises protruding lugs, namely two lugs 84 and two lugs 86, all these lugs protruding from the side of the peripheral rim to serve as an abutment to an adjacent plate.
  • the plate 22b also has protruding lugs, namely two lugs 88 and two lugs 90. All these lugs are formed by stamping the header plate and have a height substantially corresponding to the height of a tube or a disrupter .
  • the lugs 84 and 86 of the plate 22a are arranged at different locations of the lugs 88 and 90 of the plate 22b because they are made by stamping so as not to come into correspondence with each other.
  • the aforementioned pins are soldered on the bottom of an adjacent end plate, which allows to define a fluid chamber resistant to pressure, which is particularly interesting in the case where the first fluid is a high pressure fluid such as CO 2 .
  • each end plate is bounded by an end edge 92 which continues respectively by two free ends 94 of the peripheral flange 26, which helps to define the input profile for a tube end.
  • the two free ends 94 comprise notches 96 which facilitate the introduction of the free ends of the tubes and serve as insertion stops.
  • the lugs 84, 86, 88 and 90 above are provided by a thin, non-emerging cut, and they also allow the guiding of the fluid between the end plates as seen on the figure 11 .
  • the housing 34 is brazed to the beam and substantially conforms to its shape, which optimizes the size of the exchanger.
  • it may be a box, closed by a cover, for example crimped on the box, the seal between the box and the lid being provided, in particular, by a seal.
  • the cover may consist of an end plate of the bundle such as, for example, the plate 36, provided radially extended over its entire periphery to define a fastening zone, including crimping, to the box.
  • the tubings for the second fluid may be provided on the box, in particular being derived from material.
  • a box is described, for example, in the patent application DE 19902504 .
  • the heat exchanger can constitute an air conditioning condenser of motor vehicles.
  • the fluid F 1 is then constituted by a refrigerant and the fluid F 2 by a cooling fluid.
  • the refrigerant may be a phase-change fluorinated fluid, or a fluid operating in supercritical mode, such as for example CO 2 .
  • the cooling fluid it may be water added with antifreeze.
  • the heat exchanger shown in the figures is particularly suitable for use as a condenser operating with a refrigerant CO 2 type. Indeed, this heat exchanger can withstand high operating pressures as encountered with a CO 2 type fluid.

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Description

  • L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles.
  • Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur comprenant un empilement alterné de lames pour la circulation d'un premier fluide et d'un second fluide, correspondant au préambule de la revendication 1. Un tel échangeur est connu du document WO 2005/038375A1 .
  • De tels échangeurs de chaleur peuvent être utilisés, par exemple, comme condenseurs de climatisation pour des véhicules automobiles. Le premier fluide peut être alors constitué par un fluide frigorigène, avec ou sans changement de phase, et le second fluide par un fluide de refroidissement tel que de l'eau.
  • Les échangeurs de chaleur de ce type sont souvent réalisés par une technologie de plaques empilées présentant des ondulations pour perturber l'écoulement des deux fluides. Ces plaques ont généralement des bords périphériques relevés qui sont assemblés entre eux de manière étanche pour délimiter entre les plaques des premières et des secondes lames de circulation pour les fluides respectifs. L'inconvénient de telles plaques est qu'elles offrent peu de modularité en ce qui concerne l'encombrement et l'adaptation des sections de passage en fonction des propriétés des fluides. Par ailleurs, des problèmes de brasage, donc d'étanchéité et de tenue à la pression, peuvent apparaître au niveau des passages de fluide.
  • On connaît aussi, d'après le brevet US 6 540 015 , un condenseur utilisant des tubes pour la circulation d'un fluide frigorigène et d'autres tubes pour la circulation d'un fluide de refroidissement. Ces derniers tubes peuvent être constitués chacun d'au moins deux plaques.
  • Cette solution présente également un certain nombre d'inconvénients, notamment une complexité de construction. En autres, il nécessite une boîte collectrice rapportée pour chaque fluide, à chaque extrémité du faisceau.
  • L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.
  • Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, lequel comprend un faisceau formé par un empilement alterné de tubes plats de profil choisi pour la circulation du premier fluide et de perturbateurs pour la circulation du second fluide entre les tubes ; une boîte collectrice d'entrée et une boîte collectrice de sortie reliées respectivement à deux extrémités du faisceau pour l'admission et l'évacuation du premier fluide, lesdites boîtes collectrices étant formées chacune par un empilement de plaques d'extrémité présentant un fond muni d'un rebord périphérique, notamment à contour sensiblement en U, en sorte que les plaques d'extrémité peuvent être assemblées deux à deux de manière étanche par coopération de leurs rebords périphériques respectifs en délimitant à chaque fois une chambre ayant un profil d'entrée, homologue du profil d'un tube pour l'insertion d'une extrémité de tube, le fond de chaque plaque collectrice ayant une ouverture pour la communication des chambres ; et un boîtier enveloppant le faisceau, ce boîtier étant muni d'une entrée et d'une sortie pour la circulation du premier fluide, et d'une entrée et d'une sortie pour la circulation du second fluide.
  • Ainsi, l'échangeur de chaleur de l'invention comprend un faisceau formé par un empilement alterné de tubes et de perturbateurs pour définir respectivement les lames de circulation du premier fluide et du second fluide.
  • Les boîtes collectrices d'entrée et de sortie sont définies chacune par un empilement de plaques d'extrémité, formant des têtes de lames, qui sont emboîtées entre elles grâce à la géométrie de leurs rebords périphériques respectifs, ce qui permet de définir à chaque fois une chambre en communication avec un tube. Chaque chambre délimite une fente d'introduction pour le tube qui présente un profil interne homologue du profil d'un tube, ce qui permet un emboîtement étanche de l'extrémité de tube dans la fente d'introduction correspondante. Les chambres communiquent entre elles, ce qui permet de définir une boîte collectrice d'entrée ou de sortie pour le premier fluide.
  • Le boîtier qui enveloppe le faisceau permet d'assurer la circulation du second fluide qui est en échange thermique avec le premier fluide.
  • Un tel échangeur de chaleur peut être réalisé par une technologie brasée en une seule opération, une fois les différents composants de l'échangeur de chaleur maintenus serrés entre eux.
  • Les rebords périphériques des plaques d'extrémité sont conformés de façon à ce que les chambres définies par l'empilement desdites plaques présentent, par exemple, une hauteur sensiblement identique à celle des tubes. Par hauteur on entend la direction d'empilement desdites plaques.
  • Comme indiqué précédemment, un tel échangeur de chaleur trouve une application particulière dans le domaine des véhicules automobiles, par exemple pour réaliser un condenseur de climatisation.
  • Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur desquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue en perspective éclatée de l'échangeur de chaleur de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une vue de dessus de l'échangeur de chaleur des figures 1 et 2 ;
    • la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3 ;
    • la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 3 ;
    • la figure 6 représente le détail VI de la figure 5 à échelle agrandie ;
    • la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 3 ;
    • la figure 8 est une vue d'extrémité d'un tube ;
    • la figure 9 représente le détail IX de la figure 8, à échelle agrandie ;
    • les figures 10 et 11 montrent respectivement deux plaques d'extrémité ;
    • la figure 12 est une vue de face de l'échangeur de chaleur de la figure 1 ; et
    • la figure 13 est une vue de côté de l'échangeur de chaleur de la figure 1.
  • Les figures 1, 3, 12 et 13 représentent des vues différentes d'un échangeur de chaleur 10 selon l'invention à l'état assemblé. Il sera fait plus particulièrement référence à la figure 2 qui représente cet échangeur de chaleur 10 en vue en perspective éclatée.
  • L'échangeur de chaleur 10 comprend un faisceau 12 formé par un empilement alterné de tubes plats 14 de profil choisi pour la circulation d'un premier fluide F1 et de perturbateurs 16 pour la circulation d'un second fluide F2 entre les tubes. Les perturbateurs 16 sont ici des intercalaires ondulés dont les ondulations respectives viennent au contact des tubes 14.
  • L'échangeur de chaleur 10 comprend en outre une boîte collectrice d'entrée 18 et une boîte collectrice de sortie 20 reliées respectivement à deux extrémités du faisceau 12 pour l'admission et l'évacuation du premier fluide F1. Ces deux boîtes collectrices sont formées de manière analogue, c'est-à-dire par un empilement de plaques d'extrémité 22 dont chacune présente un fond 24 muni d'un rebord périphérique 26 ayant un contour général sensiblement en forme de U.
  • Dans l'exemple, le fond 24 de chaque plaque d'extrémité 22 est généralement plat et le rebord périphérique 26 forme un angle choisi avec le fond plat 24, en sorte que les plaques d'extrémité 22 peuvent être emboîtées et assemblées de manière étanche par coopération de leurs rebords périphériques respectifs. En effet, comme ces rebords périphériques 26 sont inclinés, lorsque deux plaques d'extrémité sont mutuellement emboîtées, elles ménagent entre elles une fente d'introduction dont le profil interne est homologue du profil d'un tube, ce qui permet d'insérer à chaque fois une extrémité de tube de manière étanche.
  • On délimite ainsi à chaque fois une chambre 28 pour le premier fluide, comme on le voit notamment sur la figure 4. Ces chambres 28 peuvent communiquer entre elles grâce à au moins une ouverture 30 aménagée dans le fond de chaque plaque d'extrémité 22 pour assurer une communication de fluide entre les chambres. Dans l'exemple, les ouvertures 30 sont circulaires et alignées entre elles dans la direction de l'empilement du faisceau 12.
  • L'échangeur 10 comprend en outre un boîtier 32 qui enveloppe le faisceau. Ce boîtier 32 comprend un carter 34 à section en U pour loger le faisceau 12 et s'étendant jusqu'aux plaques d'extrémité 22 ainsi qu'un couvercle 36 pour fermer le carter. Le boîtier 32 porte une entrée 38 et une sortie 40 pour le premier fluide F1, ainsi qu'une entrée 42 et une sortie 44 pour le second fluide F2. L'entrée 38 et la sortie 40 pour le premier fluide F1 sont portées par le couvercle 36 et débouchent respectivement dans la boîte collectrice d'entrée 18 et la boîte collectrice de sortie 20.
  • Dans l'exemple, l'entrée 38 et la sortie 40 sont formées par deux brides ayant des alésages respectifs 46 et 48 qui communiquent à chaque fois avec la boîte collectrice correspondante au travers d'une ouverture circulaire 50 ou 52 (figure 2) que comporte le couvercle 36. Ainsi, l'alésage 46 est aligné avec l'ouverture 50 et avec les ouvertures 30 des plaques d'extrémité 22 formant la boîte collectrice 18. De même l'alésage 48 est aligné avec l'ouverture 52 et avec les ouvertures 30 des plaques d'extrémité 22 formant la boîte collectrice 20. On forme ainsi deux conduits de distribution de fluide communiquant avec les tubes 14, ces conduits étant fermés tous les deux par le fond du carter.
  • Dans l'exemple représenté, l'entrée 42 et la sortie 44 pour le second fluide F2 sont portées par le carter 34. Ce carter présente une paroi de fond 54 et deux parois latérales 56 et 58 qui viennent envelopper le faisceau. Dans l'exemple, l'entrée 42 et la sortie 44 sont formées par des tubulures qui sont portées par la paroi latérale 56 du carter 34. La paroi latérale 56 comprend une partie centrale plane 60 reliée à deux parties latérales 62 et 64 sur lesquelles sont montées respectivement les tubulures 42 et 44. La paroi latérale 58 présente une forme homologue. Il en résulte que le carter est plus large dans sa partie centrale que dans ses parties d'extrémité au voisinage des plaques collectrices.
  • De la sorte, un volume libre 100 est défini entre le carter et le faisceau (figure 7), au niveau des parties latérales 62, 64 du carter pour permettre la distribution du second fluide entre les tubes, au droit de la tubulure d'entrée 42 dudit second fluide, et sa collecte au droit de la tubulure de sortie 44 du faisceau.
  • Le couvercle 36 présente deux bords relevés respectifs 66 et 68 (figures 2 et 3), munies de parties d'extrémité 67, 69 destinés à venir en contact avec les bords d'extrémité respectifs 70, 72 des parties latérales 62, 64 des parois latérales 56 et 58 pour fermer ledit volume libre 100 en partie haute.
  • Plus précisément, selon le mode de réalisation illustré, en se reportant à nouveau à la figure 3, on constate que les parties d'extrémité 67, 69 des bords relevés 66, 68 du couvercle 36 sont décalés par rapport à la partie centrale desdits bords relevés, dans la direction orthogonale à l'axe longitudinale dudit couvercle d'environ une fois l'épaisseur dudit couvercle. Le couvercle 36 peut ainsi coopérer avec le fond de la dernière plaque d'extrémité 22 tout en étant relié, par une courbure choisie des parties d'extrémité 67, 69, aux bords d'extrémité 70, 72 des parties latérales 64 des parois latérales 56 et 58 du carter 34.
  • Les différents composants de l'échangeur de chaleur, tels que mentionnés ci-dessus, sont avantageusement réalisés en aluminium ou alliage à base d'aluminium et munis d'un placage de brasure, aux endroits appropriés, ce qui permet de réaliser un assemblage de ces composants entre eux en une seule opération dans un four de brasage, tout en assurant une étanchéité entre les différents composants.
  • Comme on le voit plus particulièrement sur la coupe de la figure 5 et le détail de la figure 6, le rebord 26 de chaque plaque d'extrémité 22 forme avec le fond 24 un angle A choisi qui est un angle aigu et qui est calculé en fonction de l'épaisseur de la plaque. Chaque plaque d'extrémité 22 est réalisée avantageusement par emboutissage. Lorsque deux plaques d'extrémité sont emboîtées entre elle, elles délimitent une fente qui présente un profil d'entrée homologue du profil d'un tube, c'est-à-dire la forme générale d'un trapèze allongé ayant deux grands côtés opposés reliés à deux petits côtés opposés inclinés. Cette forme est homologue de celle de la section d'un tube comme représenté sur la figure 8.
  • Chaque tube 14 est un tube plat délimité par deux grandes faces opposées 74 et 76 et deux petites faces inclinées opposées 78 et 80 qui forment chacune avec les faces 74 et 76 un angle correspondant sensiblement à l'angle A précité (figure 6).
  • Ainsi, le profil du tube a sensiblement la forme d'un trapèze allongé qui vient épouser la forme de la fente d'introduction délimitée entre deux plaques d'extrémité 22 adjacentes. Les faces 78 et 80 se raccordent aux faces 74 et 76 par des arrondis. Dans l'exemple, chaque tube 14 est réalisé par extrusion et comprend une multiplicité de canaux internes 82 (figures 8 et 9).
  • Comme on peut le voir sur les figures 10 et 11, les plaques d'extrémité 22 ne sont pas rigoureusement identiques entre elles. En réalité, on prévoit deux types de plaques d'extrémité avantageusement une plaque 22a comme représenté sur la figure 10 et une plaque 22b comme représenté sur la figure 11. Les plaques 22a et 22b sont disposées de façon alternée. La plaque 22a représentée sur la figure 10 reçoit ici l'extrémité du couvercle 36. Tandis que la plaque 22b représentée à la figure 11 reçoit une extrémité d'un tube plat 14.
  • La plaque d'extrémité 22a de la figure 10 comprend des ergots en saillie, à savoir deux ergots 84 et deux ergots 86, tous ces ergots faisant saillie du côté du rebord périphérique pour servir de butée à une plaque adjacente. La plaque 22b comporte également des ergots en saillie, à savoir deux ergots 88 et deux ergots 90. Tous ces ergots sont formés par estampage de la plaque collectrice et ils ont une hauteur correspondant sensiblement à la hauteur d'un tube ou d'un perturbateur. Les ergots 84 et 86 de la plaque 22a sont disposés à des endroits différents des ergots 88 et 90 de la plaque 22b du fait qu'ils sont réalisés par estampage pour ne pas venir en correspondance les uns des autres. Lorsque l'échangeur de chaleur est brasé, les ergots précités viennent se braser sur le fond d'une plaque d'extrémité adjacente, ce qui permet de définir une chambre à fluide résistant à la pression, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas où le premier fluide est un fluide à haute pression comme le CO2.
  • Comme on peut le voir aussi sur la figure 10, le fond plat 24 de chaque plaque d'extrémité est limité par un bord d'extrémité 92 qui se poursuit respectivement par deux extrémités libres 94 du rebord périphérique 26, ce qui permet de contribuer à définir le profil d'entrée pour une extrémité de tube. Les deux extrémités libres 94 comportent des encoches 96 qui facilitent l'introduction des extrémités libres des tubes et servent de butées d'introduction.
  • Les ergots 84, 86, 88 et 90 précités sont assurés par une découpe fine, non débouchante, et ils permettent aussi le guidage du fluide entre les plaques d'extrémité comme on le voit sur la figure 11.
  • Par ailleurs, l'utilisation de découpes fines pour faire l'espacement entre les plaques d'extrémités permet d'utiliser une hauteur de perturbateur plus étroite que deux fois l'épaisseur de la tôle des plaques d'extrémité, ce qui est plus avantageux que l'utilisation d'agrafes ou d'embouts pour fermer les tubes.
  • Dans le mode de réalisation illustré, le carter 34 est brasé au faisceau et épouse sensiblement sa forme, ce qui permet d'optimiser l'encombrement de l'échangeur. Dans un autre mode de réalisation, non illustré, il pourra s'agir d'une boîte, fermée par un couvercle, par exemple serti sur la boîte, l'étanchéité entre la boite et le couvercle étant assurée, notamment, par un joint. Dans un tel mode, le couvercle pourra être constitué d'une plaque terminale du faisceau telle que, par exemple, la plaque 36, prévue prolongé radialement sur l'ensemble de sa périphérie afin de définir une zone de fixation, notamment de sertissage, à la boîte. Les tubulures pour le second fluide pourront être prévues sur la boîte, notamment en étant issues de matière. Un tel exemple de boîte est décrit, par exemple, dans la demande de brevet DE 19902504 .
  • Dans l'exemple représenté, l'échangeur de chaleur peut constituer un condenseur de climatisation de véhicules automobiles. Le fluide F1 est alors constitué par un fluide frigorigène et le fluide F2 par un fluide de refroidissement. Le fluide frigorigène peut être un fluide fluoré à changement de phase, ou bien un fluide fonctionnant en mode supercritique, comme par exemple le CO2. Quant au fluide de refroidissement, il peut s'agir d'eau additionnée d'un antigel. L'échangeur de chaleur représenté sur les figures est particulièrement adapté à l'utilisation comme condenseur fonctionnant avec un fluide frigorigène du type CO2. En effet, cet échangeur de chaleur peut résister à des pressions de fonctionnement élevées telles que l'on rencontre avec un fluide du type CO2.
  • Cependant, cet échangeur de chaleur pourrait être utilisé pour d'autres applications.

Claims (15)

  1. Échangeur de chaleur comprenant un empilement alterné de lames pour la circulation d'un premier fluide (F1) et d'un second fluide (F2), comprenant un faisceau (12) formé par un empilement alterné de tubes plats (14) de profil choisi pour la circulation du premier fluide (F1) et de perturbateurs (16) pour la circulation du second fluide (F2) entre les tubes ; une boîte collectrice d'entrée (18) et une boîte collectrice de sortie (20) reliées respectivement à deux extrémités du faisceau pour l'admission et l'évacuation du premier fluide (F1); et un boîtier (32) enveloppant le faisceau, ce boîtier étant muni d'une entrée (38) et d'une sortie (40) pour la circulation du premier fluide (F1) et d'une entrée (42) et d'une sortie (44) pour la circulation du second fluide (F2), l'échangeur étant caractérisé en ce que lesdites boîtes collectrices (18,20) sont formées chacune par un empilement de plaques d'extrémité (22) présentant un fond muni d'un rebord périphérique(26), en sorte que les plaques d'extrémité (22) peuvent être assemblées deux à deux de manière étanche par coopération de leurs rebords périphériques respectifs (26) en délimitant à chaque fois une chambre (28) ayant un profil d'entrée homologue du profil d'un tube pour l'insertion d'une extrémité de tube, le fond (24) de chaque plaque d'extrémité (22) ayant une ouverture pour la communication des chambres.
  2. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (24) de chaque plaque d'extrémité (22) est généralement plat, et en ce que le rebord périphérique (26) forme un angle donné (A) avec le fond (24), en sorte que le profil d'entrée de la chambre (38) délimité entre deux plaques d'extrémité (22) adjacentes a sensiblement la forme d'un trapèze allongé ayant deux grandes côtés opposés reliés à deux petits côtés opposés inclinés.
  3. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le fond (24) de chaque plaque d'extrémité (22) est limité par un bord d'extrémité (92) qui se poursuit respectivement par deux extrémités libres (94) du rebord périphérique (26) pour contribuer à définir le profil d'entrée.
  4. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fond (24) de chaque plaque d'extrémité (22) est surmonté d'au moins un ergot (84, 86, 88, 90) en saillie du côté du rebord périphérique (26) pour servir de butée à une plaque d'extrémité (22) adjacente.
  5. Échangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque ergot (84, 86, 88, 90) en saillie sert de déflecteur pour canaliser le premier fluide (F1).
  6. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque plaque d'extrémité (22) est réalisée par emboutissage.
  7. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque tube (14) est délimité par deux grands faces opposées (74, 76) et deux petits faces opposées inclinées (78, 80), en sorte que le profil du tube a sensiblement la forme d'un trapèze allongé.
  8. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque tube (14) est réalisé par extrusion et comprend une multiplicité de canaux internes (82).
  9. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les perturbateurs (16) sont des intercalaires ondulés.
  10. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le boîtier (32) comprend un carter (34) à section en U pour loger le faisceau (12) et s'étendant jusqu'aux plaques d'extrémité (22), ainsi qu'un couvercle (36) pour fermer le carter (34).
  11. Échangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'entrée (38) et la sortie (40) pour le premier fluide (F1) sont portées par le couvercle (36) et débouchent respectivement dans la boîte collectrice d'entrée (18) et la boîte collectrice de sortie (20).
  12. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'entrée (42) et la sortie (44) pour le second fluide (F2) sont portées par le carter (34).
  13. Échangeur de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'entrée (42) et la sortie (44) pour le second fluide (F2) sont portées par une même paroi latérale (56) du carter (34).
  14. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les tubes (14), les perturbateurs (16), les plaques d'extrémité (22) et le boîtier (32) sont réalisés en une matière à base d'aluminium et assemblés entre eux par brasage.
  15. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 14, réalisé sous la forme d'un condenseur de climatisation, caractérisé en ce que les tubes sont conçus pour être traversés par un fluide réfrigérant qui constitue le premier fluide (F1) et le boîtier () est conçu pour être traversé par un fluide de refroidissement qui constitue le second fluide (F2).
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