EP3271679B1 - Boite collectrice pour échangeur de chaleur, notamment échangeur de chaleur de véhicule automobile, et échangeur contenant une telle boite collectrice - Google Patents

Boite collectrice pour échangeur de chaleur, notamment échangeur de chaleur de véhicule automobile, et échangeur contenant une telle boite collectrice Download PDF

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EP3271679B1
EP3271679B1 EP16710771.3A EP16710771A EP3271679B1 EP 3271679 B1 EP3271679 B1 EP 3271679B1 EP 16710771 A EP16710771 A EP 16710771A EP 3271679 B1 EP3271679 B1 EP 3271679B1
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EP
European Patent Office
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collecting box
chamber
tubes
fluid
inlets
Prior art date
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Active
Application number
EP16710771.3A
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German (de)
English (en)
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EP3271679A1 (fr
Inventor
Sylvain Moreau
Frédéric TISON
François Busson
Rémi LARONDE
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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Publication date
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    • 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
    • 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
    • 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
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0085—Evaporators

Definitions

  • the invention relates to the field of heat exchangers, especially evaporators, and relates in particular to a header box according to the subject of claim 1.
  • the invention will find particular applications in the field of air conditioning circuits for motor vehicles.
  • heat exchangers composed of a beam, itself composed of parallel tubes, said beam allowing a heat exchange between a first fluid flowing inside said tubes, and a second fluid, passing through said beam between said tubes.
  • Said heat exchangers further comprise collecting boxes to which said tubes are connected.
  • the bundle of several rows of tubes in particular two or three, arranged one behind the other in the direction of flow of the second fluid.
  • the manifolds have an interior space divided into as many collecting chambers as there are rows of tubes in the bundle. Each collecting chamber is then connected to the tubes of one of the rows of the beam via introduction orifices.
  • the first fluid enters the heat exchanger through an inlet of the header and circulates inside the beam through each collector chamber according to a predetermined circulation path. Said first fluid then leaves the heat exchanger through an outlet of the collector box.
  • WO 01/50080 A2 discloses a header box for heat exchanger according to the preamble of claim 1.
  • One of the aims of the invention is to limit the pressure losses induced by the passage of the first fluid in the exchanger while leaving possible the preservation of the homogeneity of the heat exchange between the first fluid and the second fluid.
  • the invention proposes a header box for heat exchanger, according to the object of claim 1.
  • the presence of two inputs at two distinct zones makes it possible to better distribute the distribution of the first fluid in the manifold by reducing the average distance traveled by the first fluid and thus to reduce the pressure drops.
  • said row of tubes being connected to said injection chamber, it is traversed by a fluid whose state is substantially homogeneous in all the tubes, unlike a row of tubes traversed by the fluid according to several successive passes in series. Depending on the possible additional rows used or not, it will then be possible to preserve the homogeneity of the heat exchange allowed by the exchanger.
  • the invention relates to a manifold 1, for heat exchanger.
  • said heat exchanger 4 is for example an evaporator 4 configured to allow an exchange of thermal energy between a first fluid and a second fluid.
  • Said exchanger 4 comprises said manifold 1 and a bundle advantageously comprising several rows of tubes, here two rows of tubes 20, 21.
  • Said exchanger may be connected to an expander 5, said exchanger 4 and said expander 5 forming part of the same air conditioning circuit for a motor vehicle.
  • Said exchanger may also be provided with a collector, not shown in the figures.
  • the collector and said manifold 1 allow the circulation of the first fluid inside said beam 30. They are located on either side of the latter.
  • the collector is here a collecting box comprising a collector plate pierced with openings for the circulation of the first fluid from one row to another 20, 21 without additional inlet or outlet.
  • the tubes of the two rows of tubes 20, 21 are matched so as to form a U whose ends open into the manifold 1 and the presence of a collector such as in the embodiment shown is not necessary.
  • Said first fluid is for example a refrigerant circulating in the bundle 30 inside said tubes.
  • Said second fluid may be air, moving in the form of an air flow, and which passes through said beam 40 between said tubes so as to allow the exchange of heat between said first fluid and said second fluid.
  • Said tubes define for example channels in which said first fluid flows.
  • Said tubes each have a proximal end and a distal end and advantageously extend in a main direction of longitudinal extension between their said ends.
  • the proximal end of said tubes is for example connected to said manifold box 1.
  • the distal end of said tubes may itself be connected to said manifold.
  • Said tubes are positioned parallel to each other.
  • said tubes are for example obtained by a sheet bending or an assembly of plates arranged in pairs and between which circulates said first fluid.
  • Said rows 20, 21 are arranged in planes parallel to each other, each plane being substantially perpendicular to a direction of flow of said air flow.
  • Said rows 20, 21 comprise an injection row 21 and a suction row 20 which are arranged one behind the other so as to be traversed successively and in this order by said air flow.
  • said manifold 1 has an interior space for the circulation of the first fluid.
  • Said collector box 1 for example has a distal end 119 and a proximal end 118 and extends in a main direction of longitudinal extension between said distal end 119 and said proximal end 118.
  • Said manifold 1 is designed to allow the circulation of the refrigerant in each of the tubes of the bundle 40.
  • Said collector box 1 is advantageously formed of a cover and a collector plate, through which said tubes open.
  • Said cover and said collector plate are advantageously designed in a metallic material, for example an aluminum alloy, and secured to one another by brazing.
  • the manifold 1 also has a dimension, called width, measured in a direction perpendicular to the direction of longitudinal extension of the manifold 1 and substantially parallel to the flow direction of said air flow.
  • Said manifold 1 is divided into two collecting chambers 10, 12, the number of collecting chambers 10, 12 being advantageously equal to the number of rows of tubes 20, 21 in said bundle 40 of the heat exchanger 4.
  • Each collecting chamber 10 , 12 is connected to one of said rows of tubes 20, 21 so as to allow the circulation of the first fluid between said collecting chamber 10, 12 and said row of tubes 20, 21.
  • Said collector chambers 10, 12 each have two ends longitudinal 108, 109 and 128, 129 and each extend in a main direction of longitudinal extension between said longitudinal ends. It will be noted that said principal direction of longitudinal extension of each The collector chamber 1 is parallel to the direction of longitudinal extension of the manifold box 1.
  • Said collector chambers 10, 12 comprise a suction chamber 10 designed to be connected to said suction row 21 and an injection chamber 12 designed to to be connected to the injection row 20. It will also be noted that said collecting chambers 10, 12 are arranged parallel to each other and adjacent to one another.
  • Each of the collecting chambers 10, 12 advantageously has a dimension called width measured in a direction parallel to the direction of the width of said manifold 1.
  • said collector chambers 10, 12 all have the same width.
  • said collecting chambers 10, 12 are, furthermore, separated from one another by a longitudinal partition 100, said longitudinal partition 100 extending in a direction parallel to the direction of longitudinal extension of the manifold 1.
  • Said collector chambers 10, 12 are each provided with a series of tube introduction orifices, not shown in the figures, which allow the proximal ends of each of the tubes of the bundle 40 to open into one of said collector chambers 10 , 12.
  • each of said collecting chambers 10, 12 is configured to be connected to one of the rows 20, 21 of tubes of the bundle 40 through said introduction ports.
  • Each of said collector chambers 10, 12 is thus provided with as many insertion orifices as there are tubes to which it is connected.
  • Said tube introduction orifices are slits for example arranged perpendicular to the direction of longitudinal extension of the collector chambers 10, 12 and are all parallel to each other. Said tube introduction orifices are arranged on the collector plate.
  • each collecting chamber 10, 12 may, in addition, be provided with two transverse partitions 200, 300 for dividing the injection chamber 10 into several compartments.
  • Said transverse partitions 200, 300 are advantageously of planar shape and oriented substantially perpendicular to the direction of longitudinal extension of said injection chamber 10.
  • Said injection chamber 10 is here divided into three compartments 101, 102, 103 including an intermediate compartment 103 and two distribution compartments 101, 102 forming said injection chamber 10.
  • Each of said dispensing compartments 101, 102 is in contact with one or other of the longitudinal ends 108, 109 of the injection chamber. Said dispensing compartments 101, 102 are configured to allow a circulation of said first fluid between said dispensing compartments and the tubes of the injection row 21.
  • Said intermediate compartment 103 is located between the two distribution compartments 101, 102 advantageously at mid-distance between the longitudinal ends 108, 109 of said injection chamber 10.
  • one of the two distribution compartments 102, said compartment intermediate 103 and the other 101 of the two distribution compartments follow one another in this order along the direction of principal longitudinal extension of said injection chamber 10.
  • said injection chamber 10, connected to said injection row 21, is provided with at least two inlets 2, 3, each of said inlets 2, 3 being designed to allow feeding of said chamber injecting first fluid in at least two separate areas.
  • each of the distribution compartments 101, 102 of the injection chamber 10 is provided with one of said inlets 2, 3. Said inlets 2, 3 thus enable a simultaneous entry of the first fluid into the one and the Another distribution compartments 101, 102 of the injection chamber 10.
  • said inlets 2, 3 are designed to allow connection in two separate locations of the manifold 1 to the air conditioning circuit.
  • said two inputs are arranged at said intermediate compartment 103 so as to allow passage of said first fluid between the intermediate compartment 103 and the two distribution compartments 101, 102 of the injection chamber 10.
  • each of the partitions transverse 200, 300, separating the intermediate compartment of one or the other of the distribution compartments 101, 102 is provided with one or other of the inputs 2, 3.
  • said inputs 2, 3 are each disposed between said intermediate compartment 103 and one of said distribution compartments 102, 101.
  • said inlets 2, 3 are located respectively at the one and the other longitudinal ends 108, 109 of the injection chamber 10.
  • said injection chamber 10 may advantageously be devoid of intermediate chamber 103.
  • said two distribution compartments 101, 102 are separated from each other by a single flat transverse partition, not shown, oriented substantially perpendicular to the direction of longitudinal extension of said chamber injection 10. The absence of partition is also possible.
  • said inlets 2, 3 are advantageously openings having a substantially circular cross-section and designed to limit the generation of pressure drops during the passage of the first fluid through said inlets 2, 3.
  • said inlets 2, 3 may have a section substantially in the shape of a rectangle, a star or a spiral.
  • said inlets 2, 3 may be composed of a multitude of orifices of shape chosen from those which precede or not.
  • Said suction chamber 12 is advantageously devoid of transverse partition and thus comprises a single distribution compartment 120, said distribution compartment 120 extending over the entire length of the suction chamber 12.
  • the compartment 120 is thus configured to be connected with all the tubes of the suction row 20.
  • said suction chamber 12 is advantageously provided with an outlet 60, said outlet 60 being configured to allow an evacuation of the first fluid out of the manifold 1.
  • Said outlet 60 is for example an opening possibly having a shape similar to said entrances 2, 3, in particular circular.
  • passes a series of tubes, said tubes being connected to the same distribution compartment 101, 102, 120.
  • the beam 40 of said exchanger 4 is advantageously divided into three passes 20, 210, 212. Said passes comprise two passes 210, 212, said first passes or injection passes, each connected to one of the distribution compartments 101, 102 of the injection chamber 10 and a pass 20, said second pass or suction pass, connected to the suction chamber 12. It will be noted that the suction chamber 12 being provided with only one distribution compartment 120, the passage 20 coincides with the row of tubes 20.
  • Said exchanger 4 is configured so that said first fluid flows first, in parallel, in the injection passes 210, 212 depending on whether the fluid comes from one or other of said inputs 2, 3. Then after having passed through the collector, said first fluid then circulates in the suction passage 20. It will be noted that between one of said inlets 2, 3 and the outlet 60 each fluid particle circulates successively in two of the three passes of the heat exchanger 4.
  • Said exchanger 4 thus allows a first circulation path and a second circulation path for the first fluid.
  • the said circulation paths are distinct at the level of the injection chamber 10 and of the injection row 21.
  • the two circulation paths are on the other hand confused at the level of the suction row 20 and the chamber of injection. suction 12. They are of identical length for the first fluid.
  • the first flow path taken by the first fluid starts at one of said inlets 2, called the first inlet 2, then comprises, in this order, the compartment 102 of the injection chamber 10, provided with said first inlet 2, one 210 of said injection passage, the manifold, the suction passage 20 and the suction chamber 12.
  • said first circulation path ends at the outlet 60 of said exchanger 4.
  • the second circulation path taken by the fluid starts at the other of said inlets 3, called second inlet 3, then comprises, in this order, the other of said compartments 101 of the injection chamber 10, namely that provided with said second inlet 3, the other 212 of said injection passage, the manifold, the suction passage 20 and the suction chamber 12. Finally, said second circulation path ends at the exit 60 of said exchanger 4.
  • Said collector box 1 of said exchanger 4 is thus configured so that said first fluid can borrow simultaneously from one of the two circulation paths, which promotes a good homogeneity of the exchange.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, notamment des évaporateurs, et concerne en particulier une boite collectrice selon l'objet de la revendication 1. L'invention trouvera notamment ses applications dans le domaine des circuits de climatisation pour véhicules automobiles.
  • Il est connu des échangeurs de chaleur composés d'un faisceau, lui-même composé de tubes parallèles, ledit faisceau permettant un échange de chaleur entre un premier fluide, circulant à l'intérieur desdits tubes, et un second fluide, traversant ledit faisceau entre lesdits tubes. Lesdits échangeurs comprennent en outre des boites collectrices auxquelles sont connectés lesdits tubes.
  • Afin de favoriser les échanges thermiques entre le premier et le second fluide, il est également connu de munir le faisceau de plusieurs rangées de tubes, notamment deux ou trois, disposées les unes derrière les autres selon le sens d'écoulement du second fluide. Les boites collectrices présentent un espace intérieur divisé en autant de chambres collectrices qu'il existe de rangées de tubes dans le faisceau. Chaque chambre collectrice est alors connectée aux tubes d'une des rangées du faisceau par l'intermédiaire d'orifices d'introduction.
  • Dans ce type d'échangeurs, le premier fluide pénètre dans l'échangeur de chaleur par une entrée de la boite collectrice et circule à l'intérieur du faisceau en passant par chaque chambre collectrice selon un chemin de circulation prédéterminé. Ledit premier fluide ressort ensuite de l'échangeur de chaleur par une sortie de la boite collectrice.
  • Afin d'homogénéiser l'échange thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide, il est connu de faire circuler le premier fluide en plusieurs passes dans chaque rangée de tubes, notamment selon des sens de circulation différents, avant que ledit fluide ne passe d'une rangée à l'autre. Cette méthode est avantageuse en termes d'homogénéité de l'échange mais présente cependant l'inconvénient notable de provoquer des pertes de charges lors de la circulation du premier fluide à l'intérieur de l'échangeur.
  • Le document WO 01/50080 A2 décrit une boite collectrice pour échangeur de chaleur selon le préambule de la revendication 1.
  • L'un des buts de l'invention est de limiter les pertes de charges induites par le passage du premier fluide dans l'échangeur tout en laissant possible la préservation de l'homogénéité de l'échange thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide. Pour ce faire, l'invention propose une boite collectrice pour échangeur de chaleur, selon l'objet de la revendication 1.
  • Ainsi, la présence de deux entrées au niveau de deux zones distinctes permet de mieux répartir la distribution du premier fluide dans le collecteur en réduisant la distance moyenne parcourue par le premier fluide et donc de réduire les pertes de charge. En outre, dans le faisceau, ladite rangée de tubes étant connectée avec ladite chambre d'injection, elle est parcourue par un fluide dont l'état est sensiblement homogène dans tous les tubes, contrairement à une rangée de tubes parcourue par le fluide selon plusieurs passes se succédant en série. En fonction des éventuelles rangées supplémentaires utilisées ou non, il sera alors possible de préserver l'homogénéité de l'échange thermique permis par l'échangeur.
  • Selon différents modes de réalisation, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
    • Ladite boite collectrice comprend une chambre collectrice supplémentaire destinée à être connectée à une seconde rangée de tubes, ladite chambre étant munie d'une sortie, conçue de manière à permettre une évacuation du premier fluide de la boite collectrice,
    • Ladite chambre collectrice supplémentaire comprend un compartiment unique configuré pour collecter le premier fluide provenant de l'ensemble des tubes de la seconde rangée,
    • Ladite boite collectrice comprend deux compartiments formant ladite chambre d'injection, chaque compartiment étant muni d'une desdites entrées,
    • Ladite boite collectrice comprend un compartiment intermédiaire séparant les compartiments formant ladite chambre d'injection,
    • Les entrées de la chambre d'injection sont situées au niveau de la chambre intermédiaire.
    • Ladite boite collectrice comprend un compartiment intermédiaire séparant les compartiments formant ladite chambre d'injection,
    • Ladite chambre d'injection présente deux extrémités longitudinales et s'étend selon une direction principale d'extension longitudinale entre lesdites deux extrémités longitudinales, chacune desdites entrées étant situées au niveau de l'une ou l'autre desdites extrémités longitudinales,
    • Ladite chambre d'injection présente deux extrémités longitudinales et s'étend selon une direction principale d'extension longitudinale entre lesdites deux extrémités longitudinales, lesdites entrées étant situées à mi-distance entre lesdites deux extrémités longitudinales,
    • Ladite boite collectrice comprend en outre une chambre collectrice supplémentaire, ladite chambre étant destinée à être connectée à une rangée de tubes supplémentaire, dite troisième rangée de tubes supplémentaire,
    • Les entrées présentent une section sensiblement rectangulaire, circulaire, en forme d'étoile ou en forme de spirale,
    • Lesdites entrées sont composées d'une multitude d'orifices,
    • Ladite boite collectrice comprend un couvercle et une plaque collectrice.
  • L'invention concerne encore un échangeur de chaleur muni d'une boite collectrice telle que décrite ci-dessus. Selon un mode de réalisation :
    • Ledit faisceau est séparé en plusieurs ensembles de tubes, dits passes, ledit échangeur comprenant trois passes dont deux, dites premières, sont connectées à la chambre d'injection et sont destinées à être parcourues en parallèle par le premier fluide, l'autre desdites passes, dite seconde, étant connectée à la chambre d'aspiration et étant destinée à être située en aval des premières passes selon la circulation du premier fluide.
  • L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés suivants :
    • La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une boite collectrice selon l'invention.
    • Les figures 2a-2g sont des vues schématiques en coupe transversale d'une boite collectrice munie d'une entrée, selon différents modes de réalisation, tous conformes à l'invention.
    • La figure 3 est une vue schématique d'un échangeur de chaleur selon l'invention et d'un détendeur.
    • La figure 4 est une vue schématique d'un échangeur de chaleur selon un autre mode de réalisation de l'invention et d'un détendeur.
  • Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne une boite collectrice 1, pour échangeur de chaleur.
  • Comme illustré aux figures 3 et 4, ledit échangeur de chaleur 4 est par exemple un évaporateur 4 configuré pour permettre un échange d'énergie thermique entre un premier fluide et un deuxième fluide. Ledit échangeur 4 comprend ladite boite collectrice 1 et un faisceau comprenant avantageusement plusieurs rangées de tubes, ici deux rangées de tubes 20, 21.
  • Ledit échangeur pourra être connecté à un détendeur 5, ledit échangeur 4 et ledit détendeur 5 faisant partie d'un même circuit de climatisation pour véhicule automobile. Ledit échangeur pourra en outre être muni d'un collecteur, non représenté sur les figures. Le collecteur et ladite boite collectrice 1 permettent la circulation du premier fluide à l'intérieur dudit faisceau 30. Ils sont situés de part et d'autre de ce dernier. Le collecteur est ici une boîte collectrice comportant une plaque collectrice percée d'ouvertures pour la circulation du premier fluide d'une rangée à l'autre 20, 21 sans entrée ou sortie supplémentaire.
  • Selon un mode de réalisation non représenté, les tubes des deux rangées de tubes 20, 21 sont appariés de façon à former un U dont les extrémités débouchent dans la boîte collectrice 1 et la présence d'un collecteur tel que dans le mode de réalisation représenté n'est pas nécessaire.
  • Ledit premier fluide est par exemple un fluide frigorigène circulant dans le faisceau 30 à l'intérieur desdits tubes. Ledit deuxième fluide pourra être de l'air, se déplaçant sous la forme d'un flux d'air, et qui traverse ledit faisceau 40 entre lesdits tubes de manière à permettre l'échange de chaleur entre ledit premier fluide et ledit deuxième fluide.
  • Lesdits tubes définissent par exemple des canaux dans lesquels circule ledit premier fluide. Lesdits tubes présentent chacun une extrémité proximale et une extrémité distale et s'étendent avantageusement selon une direction principale d'extension longitudinale entre leurs dites extrémités. L'extrémité proximale desdits tubes est par exemple connectée à ladite boite collectrice 1. L'extrémité distale desdits tubes pourra, elle, être connectée audit collecteur. Lesdits tubes sont positionnés parallèlement les uns aux autres.
  • On notera que lesdits tubes sont par exemple obtenus par un pliage de tôle ou par un assemblage de plaques agencées par paires et entre lesquelles circule ledit premier fluide.
  • Lesdites rangées 20, 21 sont agencées selon des plans parallèles les uns aux autres, chaque plan étant sensiblement perpendiculaire à une direction d'écoulement dudit flux d'air. Lesdites rangées 20, 21 comprennent une rangée d'injection 21 et une rangée d'aspiration 20 qui sont agencées l'une derrière l'autre de manière à être traversées successivement et dans cet ordre par ledit flux d'air.
  • Comme illustré à la figure 1, ladite boite collectrice 1 présente un espace intérieur pour la circulation du premier fluide. Ladite boite collectrice 1 présente par exemple une extrémité distale 119 et une extrémité proximale 118 et s'étend selon une direction principale d'extension longitudinale entre ladite extrémité distale 119 et ladite extrémité proximale 118. Ladite boite collectrice 1 est conçue pour permettre la circulation du fluide frigorigène dans chacun des tubes du faisceau 40.
  • Ladite boite collectrice 1 est avantageusement formée d'un couvercle et d'une plaque collectrice, à travers laquelle lesdits tubes débouchent. Ledit couvercle et ladite plaque collectrice sont avantageusement conçus dans une matière métallique, par exemple un alliage d'aluminium, et solidarisés l'un à l'autre par brasage.
  • La boite collectrice 1 présente également une dimension, dite largeur, mesurée selon une direction perpendiculaire à la direction d'extension longitudinale de la boite collectrice 1 et sensiblement parallèle à la direction d'écoulement dudit flux d'air.
  • Ladite boite collectrice 1 est divisée en deux chambres collectrices 10, 12, le nombre de chambres collectrices 10, 12 étant avantageusement égal au nombre de rangées de tubes 20, 21 dans ledit faisceau 40 de l'échangeur de chaleur 4. Chaque chambre collectrice 10, 12 est connectée à l'une desdites rangées de tubes 20, 21 de manière à permettre la circulation du premier fluide entre ladite chambre collectrice 10, 12 et ladite rangée de tubes 20, 21. Lesdites chambres collectrices 10, 12 présentent chacune deux extrémités longitudinales 108, 109 et 128, 129 et s'étendent chacune selon une direction principale d'extension longitudinale entre lesdites extrémités longitudinales. On notera que ladite direction principale d'extension longitudinale de chaque chambre collectrice 1 est parallèle à la direction d'extension longitudinale de la boite collectrice 1. Lesdites chambres collectrices 10, 12 comprennent une chambre d'aspiration 10 conçue pour être connectée à ladite rangée d'aspiration 21 et une chambre d'injection 12 conçue pour être connectée à la rangée d'injection 20. On notera également que lesdites chambres collectrices 10, 12 sont agencées de manière parallèle les unes aux autres et de manière adjacente les unes aux autres.
  • Chacune des chambres collectrices 10, 12 présente avantageusement une dimension dite largeur mesurée selon une direction parallèle à la direction de la largeur de ladite boite collectrice 1. Avantageusement, lesdites chambres collectrices 10, 12 présentent toutes une même largeur.
  • Comme illustrée à la figure 1, lesdites chambres collectrices 10, 12 sont, en outre, séparées l'une de l'autres par une cloison longitudinale 100, ladite cloison longitudinale 100 s'étendant selon une direction parallèle à la direction d'extension longitudinale de la boite collectrice 1.
  • Lesdites chambres collectrices 10, 12 sont munies chacune d'une série d'orifices d'introduction des tubes, non représentés sur les figures, qui permettent aux extrémités proximales de chacun des tubes du faisceau 40 de déboucher dans l'une desdites chambres collectrices 10, 12. De la sorte, chacune desdites chambres collectrices 10, 12 est configurée pour être connectée à l'une des rangées 20, 21 de tubes du faisceau 40 par l'intermédiaire desdits orifices d'introduction. Chacune desdites chambres collectrices 10, 12 est ainsi munie d'autant d'orifices d'introduction qu'il existe de tubes à laquelle elle est connectée.
  • Lesdits orifices d'introduction des tubes sont des fentes par exemple agencées de manière perpendiculaire à la direction d'extension longitudinale des chambres collectrices 10, 12 et sont toutes parallèles les unes aux autres. Lesdits orifices d'introduction des tubes sont disposés sur la plaque collectrice.
  • Comme illustré à la figure 3, chaque chambre collectrice 10, 12 pourra, en outre, être munie de deux cloisons transversales 200, 300 permettant de diviser la chambre d'injection 10 en plusieurs compartiments. Lesdites cloisons transversales 200, 300 sont avantageusement de forme plane et orientées de manière sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension longitudinale de la dite chambre d'injection 10.
  • Ladite chambre d'injection 10 est ici divisée en trois compartiments 101, 102, 103 dont un compartiment intermédiaire 103 et deux compartiments de distribution 101, 102 formant ladite chambre d'injection 10.
  • Chacun desdits compartiments de distribution 101, 102 est en contact avec l'une ou l'autre des extrémités longitudinales 108, 109 de la chambre d'injection. Lesdits compartiments de distribution 101, 102 sont configurés pour permettre une circulation dudit premier fluide entre lesdits compartiments de distribution et les tubes de la rangée d'injection 21.
  • Ledit compartiment intermédiaire 103 est situé entre les deux compartiments de distribution 101, 102 avantageusement à mi-distance entre les extrémités longitudinales 108, 109 de ladite chambre d'injection 10. Autrement dit, l'un des deux compartiments de distribution 102, ledit compartiment intermédiaire 103 et l'autre 101 des deux compartiments de distribution se succèdent dans cet ordre suivant la direction d'extension longitudinale principale de ladite chambre d'injection 10.
  • Selon l'invention, ladite chambre d'injection 10, connectée à ladite rangée d'injection 21, est munie d'au moins deux entrées 2, 3, chacune desdites entrées 2, 3 étant conçue de manière à permettre une alimentation de ladite chambre d'injection en premier fluide en au moins deux zones distinctes. En particulier, chacun des compartiments de distribution 101, 102 de la chambre d'injection 10 est muni d'une desdites entrées 2, 3. Lesdites entrées 2, 3 permettent de la sorte une entrée simultanée du premier fluide dans l'un et l'autre des compartiments de distribution 101, 102 de la chambre d'injection 10. Autrement dit, lesdites entrées 2, 3 sont conçues pour permettre un raccordement en deux endroits distincts de la boite collectrice 1 au circuit de climatisation.
  • Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 et 4, lesdites deux entrées sont agencées au niveau dudit compartiment intermédiaire 103 de manière à permettre un passage dudit premier fluide entre le compartiment intermédiaire 103 et les deux compartiments de distribution 101, 102 de la chambre d'injection 10. Pour ce faire, chacune des cloisons transversales 200, 300, séparant le compartiment intermédiaire de l'un ou l'autre des compartiments de distribution 101, 102, est munie de l'une ou l'autre des entrées 2, 3. Autrement dit encore, lesdites entrées 2, 3 sont disposées chacune entre ledit compartiment intermédiaire 103 et l'un desdits compartiments de distribution 102, 101.
  • Dans un autre mode de réalisation, illustré à la figure 3, lesdites entrées 2, 3 sont situées respectivement au niveau de l'une et l'autre des extrémités longitudinales 108, 109 de la chambre d'injection 10. Dans ce mode de réalisation, ladite chambre d'injection 10 pourra avantageusement être dépourvue de chambre intermédiaire 103. Dans ce cas, lesdits deux compartiments de distribution 101, 102 sont séparés l'un de l'autre par une unique cloison transversale plane, non représentée, orientée de manière sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension longitudinale de ladite chambre d'injection 10. L'absence de cloison est également possible.
  • Comme illustré aux figures 1 et 2a, lesdites entrées 2, 3 sont avantageusement des ouvertures présentant une section sensiblement circulaire et conçues de manière à limiter la génération de pertes de charge lors du passage du premier fluide à travers lesdites entrées 2, 3. Alternativement et comme illustré aux figures 2b-2g, lesdites entrées 2, 3 pourront présenter une section sensiblement en forme de rectangle, d'étoile ou de spirale. Alternativement encore, lesdites entrées 2, 3 pourront être composées d'une multitude d'orifices de forme choisie parmi celles qui précèdent ou non.
  • Ladite chambre d'aspiration 12 est avantageusement dépourvue de cloison transversale et comprend ainsi un unique compartiment de distribution 120, ledit compartiment de distribution 120 s'étendant sur toute la longueur de la chambre d'aspiration 12. Le compartiment 120 est ainsi configuré pour être connecté avec l'intégralité des tubes de la rangée d'aspiration 20.
  • Comme illustré aux figures 3 et 4, ladite chambre d'aspiration 12 est avantageusement munie d'une sortie 60, ladite sortie 60 étant configurée pour permettre une évacuation du premier fluide hors de la boite collectrice 1. Ladite sortie 60 est par exemple une ouverture présentant éventuellement une forme similaire auxdites entrées 2, 3, en particulier circulaire.
  • Dans la suite, on appelle passe une série de tubes, lesdits tubes étant connectés à un même compartiment de distribution 101, 102, 120. Le faisceau 40 dudit échangeur 4 est avantageusement divisé en trois passes 20, 210, 212. Lesdites passes comprennent deux passes 210, 212, dites premières passes ou passes d'injection, connectée chacune à l'un des compartiments de distribution 101, 102 de la chambre d'injection 10 et une passe 20, dite seconde passe ou passe d'aspiration, connectée à la chambre d'aspiration 12. On notera que la chambre d'aspiration 12 n'étant munie que d'un seul compartiment de distribution 120, la passe 20 est confondue avec la rangée de tubes 20.
  • Ledit échangeur 4 est configuré de manière à ce que ledit premier fluide circule d'abord, en parallèle, dans les passes d'injection 210, 212 selon que le fluide provient de l'une ou l'autre desdites entrées 2, 3. Puis, après être passé par le collecteur, ledit premier fluide circule ensuite dans la passe d'aspiration 20. On notera qu'entre l'une desdites entrées 2, 3 et la sortie 60 chaque particule de fluide circule successivement dans deux des trois passes de l'échangeur de chaleur 4.
  • Ledit échangeur 4 permet ainsi un premier chemin de circulation et un deuxième chemin de circulation pour le premier fluide. On notera que lesdits chemins de circulation sont distincts au niveau de la chambre d'injection 10 et de la rangée d'injection 21. Les deux chemins de circulation sont en revanche confondus au niveau de la rangée d'aspiration 20 et de la chambre d'aspiration 12. Ils sont de longueur identique pour le premier fluide.
  • En particulier, le premier chemin de circulation qu'emprunte le premier fluide débute au niveau de l'une desdites entrées 2, dite première entrée 2, comprend ensuite et dans cet ordre le compartiment 102 de la chambre d'injection 10, muni de ladite première entrée 2, l'une 210 desdites passe d'injection, le collecteur, la passe d'aspiration 20 et la chambre d'aspiration 12. Enfin, ledit premier chemin de circulation se termine au niveau de la sortie 60 dudit échangeur 4.
  • Le deuxième chemin de circulation qu'emprunte le fluide commence, lui, au niveau de l'autre desdites entrées 3, dite deuxième entrée 3, comprend ensuite et dans cet ordre l'autre desdits compartiments 101 de la chambre d'injection 10, à savoir celui muni de ladite deuxième entrée 3, l'autre 212 desdites passe d'injection, le collecteur, la passe d'aspiration 20 et la chambre d'aspiration 12. Enfin, ledit deuxième chemin de circulation se termine au niveau de la sortie 60 dudit échangeur 4.
  • Ladite boite collectrice 1 dudit échangeur 4 est ainsi configurée pour que ledit premier fluide puisse emprunter simultanément l'un et l'autre des deux chemins de circulation, ce qui favorise une bonne homogénéité de l'échange.

Claims (14)

  1. Boite collectrice (1) pour échangeur de chaleur (4), notamment échangeur de chaleur de véhicule automobile, ledit échangeur (4) comprenant un faisceau (40) muni d'au moins une première rangée (21) de tubes à l'intérieur desquels circule un premier fluide, ladite boite collectrice (1) comprenant au moins une chambre collectrice (10), dite chambre d'injection (10), configurée pour être connectée avec ladite première rangée de tubes (21), ladite chambre d'injection (10) étant munie d'au moins deux entrées (2, 3), lesdites entrées (2, 3) étant conçues de manière à permettre une alimentation de ladite chambre d'injection (10) en premier fluide en au moins deux zones distinctes.
  2. Boite collectrice (1) selon la revendication précédente, comprenant une chambre collectrice supplémentaire (12), dite chambre d'aspiration (12), destinée à être connectée à une seconde rangée de tubes (20), ladite chambre (12) étant munie d'une sortie (60), conçue de manière à permettre une évacuation du premier fluide de la boite collectrice (1).
  3. Boite collectrice (1) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite chambre d'aspiration (12), comprend un compartiment unique (120) configuré pour collecter le premier fluide provenant de l'ensemble des tubes de la seconde rangée (20).
  4. Boite collectrice (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant deux compartiments (101, 102) formant ladite chambre d'injection (10), chaque compartiment (101, 102) étant muni d'une desdites entrées (2, 3).
  5. Boite collectrice (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un compartiment intermédiaire (103) séparant les compartiments (101, 102) formant ladite chambre d'injection (10).
  6. Boite collectrice (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les entrées (2, 3) de la chambre d'injection (10) sont situées au niveau de la chambre intermédiaire (103).
  7. Boite collectrice (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite chambre d'injection (10) présente deux extrémités longitudinales (108, 109) et s'étend selon une direction principale d'extension longitudinale entre lesdites deux extrémités longitudinales (108, 109), chacune desdites entrées (2, 3) étant situées au niveau de l'une desdites extrémités longitudinales (108, 109).
  8. Boite collectrice (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle ladite chambre d'injection (10) présente deux extrémités longitudinales (108, 109) et s'étend selon une direction principale d'extension longitudinale entre lesdites deux extrémités longitudinales (108, 109), lesdites entrées (2, 3) étant situées à mi-distance entre lesdites deux extrémités longitudinales (108, 109).
  9. Boite collectrice (1) selon la revendication 2 et/ou 3, comprenant en outre une chambre collectrice supplémentaire, ladite chambre étant destinée à être connectée à une rangée de tubes supplémentaire, dite troisième rangée de tubes supplémentaire.
  10. Boite collectrice (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les entrées (2, 3) présentent une section sensiblement rectangulaire, circulaire, en forme d'étoile ou en forme de spirale.
  11. Boite collectrice (1) selon l'une quelconque des revendications dans laquelle l'une et/ou l'autre desdites entrées (2, 3) sont composées d'une multitude d'orifices.
  12. Boite collectrice (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un couvercle et une plaque collectrice.
  13. Echangeur de chaleur comprenant une boite collectrice (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  14. Echangeur de chaleur selon la revendication précédente pris dans son rattachement à la revendication 3, dans lequel le faisceau (40) est séparé en plusieurs ensembles de tubes, dits passes (20, 210, 212), ledit échangeur (4) comprenant trois passes (20, 210, 212) dont deux (210, 212), dites premières, sont connectées à la chambre d'injection (10) et sont destinées à être parcourues en parallèle par le premier fluide, l'autre (20) desdites passes, dite seconde, étant connectée à la chambre d'aspiration (12) et étant destinée à être située en aval des premières passes (210, 212) selon la circulation du premier fluide.
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