FR2752921A1

FR2752921A1 - Ensemble collecteur-echangeur de chaleur et installation de climatisation equipee d'un tel ensemble

Info

Publication number: FR2752921A1
Application number: FR9710799A
Authority: FR
Inventors: Hans Joachim Krauss
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1996-08-31
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1998-03-06
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: GB2316738B; GB9718006D0; JP3996244B2; FR2752921B1; US6032482A; JPH10176891A; DE19635454B4; DE19635454A1; GB2316738A

Abstract

Un tel ensemble comprend une unité d'échangeur de chaleur parcourue par un fluide et un collecteur pour l'emmagasinage temporaire de fluide frigorigène. L'installation de climatisation possède un circuit de fluide frigorigène. L'unité d'échangeur de chaleur (6) est disposée à l'intérieur d'un boîtier (7a) du collecteur (7), de manière que le fluide envoyé à travers cette unité vienne en contact thermique avec le fluide frigorigène emmagasiné temporairement dans le collecteur (7) et retiré de celui-ci, des conduites de raccordement de fluide (13a, 13b) pour l'unité d'échangeur de chaleur étant passées à travers le boîtier (7a) du collecteur. Applicable à la climatisation de véhicules automobiles.

Description

L'invention concerne un ensemble collecteur-

échangeur de chaleur pour une installation de climatisa-

tion possédant un circuit de fluide frigorigène, l'en-

semble comprenant une unité d'échangeur de chaleur par-

courue par un fluide et un collecteur pour l'emmaganisage temporaire de fluide frigorigène. Elle concerne également une installation de climatisation, en particulier pour un

véhicule automobile, possédant un circuit de fluide fri-

gorigène avec un collecteur placé, côté basse pression, derrière un évaporateur et devant un compresseur, ainsi qu'un échangeur de chaleur interne à travers lequel le côté haute pression du circuit de fluide frigorigène est en contact thermique avec le côté basse pression en amont

d'un organe de détente.

Les échangeurs de chaleur et les récipients

collecteurs de fluide frigorigène, appelés ci-après "col-

lecteurs", sont des composants connus d'installations de climatisation possédant un circuit de fluide frigorigène,

comme celles utilisées par exemple dans les véhicules au-

tomobiles.

Les demandes de brevet allemand soumises à l'Inspection Publique DE 43 19 293 Ai et DE 44 10 986 A1 décrivent des ensembles collecteur- échangeur de chaleur

sous la forme d'ensembles collecteur-condenseur pour ins-

tallations de climatisation d'automobiles, dans lesquels un collecteur de forme tubulaire est agencé latéralement sur un condenseur réalisé selon le mode de construction en faisceaux de tubes à ailettes et est en communication

fluidique avec un tube de collecte de condenseur adja-

cent. Cet ensemble collecteur-condenseur connu est conçu pour être utilisé dans des installations de climatisation dans lesquelles le collecteur est placé derrière le condenseur dans le circuit de fluide frigorigène, côté

haute pression.

Par ailleurs, on connaît déjà des installations de climatisation, du type mentionné au début, dans lesquelles le collecteur est agencé derrière un évaporateur dans le circuit de fluide frigorigène, côté basse pression, et dans lesquelles ce que l'on appelle un échangeur de chaleur interne est prévu comme une unité supplémentaire à travers laquelle le côté haute pression du circuit de fluide frigorigène entre un condenseur refroidi par air et l'organe de détente est en contact thermique avec le côté basse pression de ce

circuit entre le collecteur et le compresseur.

Le problème technique à la base de l'invention

est la mise à disposition d'un ensemble collecteur-échan-

geur de chaleur de type nouveau, faisant gagner de la place, ainsi qu'une installation de climatisation qui en soit équipée, possédant un collecteur agencé côté basse

pression et un échangeur de chaleur interne.

Conformément à l'invention, on obtient ce ré-

sultat, pour ce qui concerne un ensemble collecteur-

échangeur de chaleur tel que défini au début, par le fait

que l'unité d'échangeur de chaleur est disposée à l'inté-

rieur d'un boîtier du collecteur, de manière que le fluide envoyé à travers cette unité vienne en contact

thermique avec le fluide frigorigène emmagasiné temporai-

rement dans le collecteur et retiré de celui-ci, des

conduites de raccordement de fluide pour l'unité d'échan-

geur de chaleur étant passées à travers le boîtier du collecteur. Pour une installation de climatisation telle que définie au début, on obtient le résultat recherché par le fait que le collecteur et l'échangeur de chaleur interne sont constitués, sous une forme intégrée, par un

ensemble collecteur-échangeur de chaleur selon l'inven-

tion. Dans l'ensemble selon l'invention, l'unité d'échangeur de chaleur, parcourue par un fluide, est placée à l'intérieur du collecteur, c'està-dire du récipient collecteur de fluide frigorigène, et cette unité est construite et positionnée de manière que le fluide envoyé à travers elle vienne en contact thermique avec le fluide frigorigène emmagasiné temporairement dans le récipient

collecteur et retiré de celui-ci. Pour l'amenée et l'éva-

cuation du fluide envoyé à travers l'unité d'échangeur de

chaleur, on a passé des conduites appropriées de raccor-

dement à travers le boîtier du collecteur. De cette ma-

nière, l'ensemble peut être utilisé pour des installa-

tions de climatisation dans lesquelles une transmission de chaleur doit avoir lieu entre le fluide frigorigène à acheminer - vers une autre partie de l'installation - à la suite de l'emmagasinage temporaire dans le collecteur

et un fluide envoyé à travers l'unité d'échangeur de cha-

leur; pour ce qui concerne ce fluide, il peut s'agir en particulier du même fluide frigorigène se trouvant dans une autre partie du circuit de fluide frigorigène, mais

cela n'est pas nécessairement le cas.

Un perfectionnement de l'ensemble prévoit que

l'unité d'échangeur de chaleur possède une structure tu-

bulaire comportant au moins un tube plat enroulé en spi-

rale ou serpentin dont les spires ou circonvolutions sont mututellement espacées, avec coordination au serpentin de recouvrements axiaux des deux côtés, qui sont pourvus

d'orifices appropriés de raccordement ou de communica-

tion, de telle sorte que l'espace entre les circonvolu-

tions de la spirale constitue un canal d'écoulement en

spirale pour le fluide frigorigène emmagasiné temporaire-

ment dans le collecteur et retiré de celui-ci.

Selon ce perfectionnement, le serpentin est

placé dans le boîtier du collecteur et recouvert axiale-

ment, de manière que l'espace entre les circonvolutions mutuellement espacées du tube plat enroulé en spirale constitue un canal d'écoulement en spirale pour le fluide frigorigène retiré du collecteur. Le fluide frigorigène retiré est ainsi en contact thermique, tout au long du trajet défini par les circonvolutions du serpentin en spirale, avec le fluide envoyé par l'intérieur du tube

plat du serpentin.

Un autre perfectionnement de l'ensemble prévoit que l'unité d'échangeur de chaleur comporte deux tubes plats enroulés en spirale ou serpentins, avec des canaux d'écoulement associés, les serpentins étant mutuellement espacés par un fond intermédiaire qui présente un orifice de traversée pour un tube de liaison servant à raccorder l'une à l'autre deux extrémités situées radialement au même niveau des deux serpentins, ainsi qu'un orifice de

communication pour raccorder l'une à l'autre deux por-

tions terminales situées radialement au même niveau

des deux canaux d'écoulement en spirale.

Selon ce perfectionnement, les deux serpentins en spirale sont axialement placés l'un à côté de l'autre, en étant séparés par un fond intermédiaire, et -sont en liaison fluidique entre eux, par leurs deux extrémités de

spirale radialement extérieures ou radialement inté-

rieures, à travers un tube de liaison passé à travers le fond intermédiaire. Selon le choix des raccordements, les serpentins peuvent être branchés en série ou en parallèle pour ce qui concerne l'écoulement du fluide. De façon

analogue, les deux canaux d'écoulement en spirale asso-

ciés sont reliés entre eux, par des portions terminales

radialement correspondantes, à travers un orifice de com-

munication pratiqué dans le fond intermédiaire, et ces

canaux peuvent également être branchés en série ou en pa-

rallèle, pour ce qui concerne l'écoulement, suivant la

conception du système.

Une installation de climatisation selon l'in-

vention, du type indiqué au début, est caractérisée en ce que le collecteur et l'échangeur de chaleur interne sont

constitués, sous une forme intégrée, par un ensemble col-

lecteur-échangeur de chaleur selon l'un quelconque des

modes de réalisation qui viennent d'être décrits.

Dans une telle installation, le collecteur de

l'ensemble selon l'invention est placé derrière un évapo-

rateur dans le circuit de fluide frigorigène, côté basse pression, tandis que l'unité d'échangeur de chaleur agit comme ce qu'on appelle un échangeur de chaleur interne, servant à la transmission de chaleur entre le côté haute pression et le côté basse pression du circuit de fluide frigorigène. Il devient ainsi possible de réaliser une structure compacte de l'installation de climatisation, en particulier de la partie d'installation se rapportant au collecteur et à l'échangeur interne. En comparaison avec des installations classiques de ce type, comportant une unité séparée du collecteur pour l'échangeur interne, on

fait en plus l'économie de la conduite de liaison, néces-

saire dans ces installations classiques, ainsi que des

points de raccordement, entre le collecteur et l'échan-

geur interne.

Il s'est révélé que l'introduction d'un tel

échangeur interne, produisant un refroidissement supplé-

mentaire du fluide frigorigène côté haute pression, en

aval du condenseur, lié à une surchauffe du fluide frigo-

rigène aspiré par le compresseur sur le côté basse pres-

sion, permet, pour certaines installations de climatisa-

tion et certains fluides frigorigènes, une amélioration de la capacité frigorifique et du facteur de capacité frigorifique. Dans le cas d'installations utilisées pour climatiser des véhicules, l'échangeur interne peut, en plus, protéger le compresseur contre des endommagements

par du fluide frigorigène aspiré à l'état liquide.

Un perfectionnement de l'installation de clima-

tisation selon l'invention prévoit qu'au moins un canal d'écoulement soit situé, dans le trajet de circulation du

fluide frigorigène, entre un tube de prélèvement qui re-

çoit du fluide frigorigène rassemblé dans un espace de

collecte et un raccord de prélèvement de fluide frigori-

gène de l'ensemble collecteur-échangeur de chaleur.

D'après ce perfectionnement, l'échangeur in-

terne est situé, côté basse pression, dans le trajet d'écoulement côté sortie du collecteur et peut produire

de ce fait, par exemple, une surchauffe du fluide frigo-

rigène retiré par aspiration d'un espace de collecte.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront plus clairement de la description

qui va suivre d'un mode de réalisation préféré, mais nul-

lement limitatif, de l'invention, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'une

installation de climatisation pour climatiser un véhi-

cule, comportant un ensemble collecteur-échangeur de cha-

leur; - la figure 2 est une coupe longitudinale de

l'ensemble collecteur-échangeur de chaleur selon la fi-

gure 1; - la figure 3 est une vue de dessus schématique

de l'unité d'échangeur de chaleur employée dans l'en-

semble collecteur-échangeur de chaleur; et - la figure 4 est une coupe longitudinale de l'ensemble collecteur-échangeur de chaleur montré par la

figure 1, coupe qui est prise suivant un plan perpendicu-

laire au plan de coupe de la figure 2.

L'installation de climatisation représentée par un schéma fonctionnel sur la figure 1 et utilisable pour climatiser un véhicule comporte un circuit de fluide frigorigène contenant un fluide frigorigène adéquat. A partir d'un compresseur 1, ce fluide parvient, côté haute

pression, dans un condenseur 2, dans lequel il est re-

froidi par un courant d'air environnant. Ensuite, le fluide parvient dans un échangeur de chaleur interne qui fait partie d'un ensemble collecteur-échangeur de chaleur 3 qui sera décrit plus en détail par la suite. A partir de la sortie de cet échangeur interne de l'ensemble 3, le

fluide frigorigène est envoyé à un organe de détente 4.

Le fluide détendu est envoyé ensuite à travers un évapo-

rateur 5 dont le côté extérieur est exposé à un courant d'air, lequel est de ce fait refroidi, puis utilisé pour

climatiser l'habitacle du véhicule. A partir de l'évapo-

rateur 5, le fluide frigorigène est envoyé, côté basse

pression, à la partie collecteur de l'ensemble collec-

teur-échangeur de chaleur 3, laquelle a pour fonction d'assurer un emmagasinage temporaire du fluide. En effet,

différentes quantités de fluide frigorigène sont conte-

nues en différentes situations de fonctionnement dans la partie haute pression et la partie basse pression de l'installation et les quantité différentielles concernées

de fluide peuvent être mises en réserve dans le collec-

teur ou être retirées de celui-ci. Le compresseur 1 pré-

lève chaque fois la quantité de fluide frigorigène néces-

saire du collecteur.

A travers l'échangeur interne de l'ensemble collecteur-échangeur de chaleur 3, le tronçon de conduite haute pression coordonné est en contact thermique avec le

tronçon de conduite basse pression coordonné, ce qui pro-

duit d'une part un refroidissement supplémentaire du fluide frigorigène sur le côté haute pression, en aval du condenseur 2, et d'autre part une surchauffe du fluide

frigorigène aspiré à partir du collecteur par le compres-

seur 1. Il s'avère que l'emploi de l'échangeur interne permet une amélioration de la capacité frigorifique et du

facteur de capacité frigorifique dans certaines installa-

tions. De plus, le compresseur est éventuellement pré-

servé ainsi des dommages susceptibles d'être provoqués

par du liquide frigorigène aspiré à l'état liquide.

Exception faite de l'ensemble collecteur-échan-

geur de chaleur 3, l'installation de la figure 1 est de

type classique et ne demande pas d'explication plus détail-

lée. La partie suivante de la description porte donc spé-

cialement sur la structure selon l'invention de l'en-

semble collecteur-échangeur de chaleur 3, lequel réunit

de manière particulière, dans un ensemble ou module com-

mun, deux composants d'une installation de climatisation

habituellement séparés selon la technique convention-

nelle, à savoir un collecteur et un échangeur de chaleur.

Les figures 2 à 4 représentent une exécution possible de l'ensemble collecteur-échangeur de chaleur 3 selon l'invention. Dans cet ensemble 3, une unité

d'échangeur de chaleur 6, utilisable comme échangeur in-

terne pour l'installation selon la figure 1, est intégrée

dans un collecteur 7 du fait qu'elle est disposée adja-

cente à un fond de boîtier 7b dans un boîtier de collec-

teur cylindrique 7a dont le côté opposé est fermé par un couvercle bombé 7c soudé sur le corps de boîtier. Comme éléments actifs de transmission de chaleur, l'unité

d'échangeur de chaleur 6 possède deux tubes plats enrou-

lés en spirale ou serpentins semblables 6a, 6b, qui sont formés chacun par enroulement en spirale d'un tube plat extrudé. Les serpentins 6a, 6b sont fabriqués avec des spires ou circonvolutions mutuellement espacées, de sorte

que les surfaces extérieures du tube plat de chaque ser-

pentin 6a ou 6b définissent un espace extérieur en spi-

rale 8a ou 8b correspondant. Les deux serpentins 6a, 6b sont placés en direction axiale l'un à côté de l'autre dans le boîtier de collecteur cylindrique 7a,avec l'axe de la spirale parallèle à l'axe de ce boîtier, les deux

serpentins étant séparés l'un de l'autre par un fond in-

termédiaire 9. Alors que le serpentin 6a est appliqué

contre le fond 7b du boîtier 7a, une plaque de recouvre-

ment 20 ferme l'unité d'échangeur de chaleur 6 sur le

côté d'extrémité opposé vis-à-vis d'un espace 10 de col-

lecte de fluide frigorigène. Les deux serpentins 6a, 6b sont reliés de façon fixe, par brasage, d'une part au

fond intermédiaire 9 et d'autre part au fond 7b du boî-

tier 7a ou à la plaque de recouvrement 20.

Les deux serpentins 6a, 6b sont branchés en sé-

rie, pour ce qui concerne l'écoulement du fluide, par un

tube de liaison 11 qui passe par une ouverture de traver-

sée 12 coordonnée - pratiquée dans le fond intermédiaire

9 - et est pourvu de deux fentes longitudinales dans les-

quelles sont emboîtées et brasées de façon étanche les extrémités extérieures des deux serpentins 6a, 6b. En vue d'une stabilisation supplémentaire de la position, le tube de liaison 11 est brasé sur le côté intérieur du boîtier de collecteur 7a. La circulation du fluide dans l'unité d'échangeur de chaleur 6 s'effectue donc à partir

de l'extrémité radialement intérieure d'un serpentin jus-

qu'à l'extrémité radialement extérieure de celui-ci, de

là à travers le tube de liaison 9 vers l'extrémité radia-

lement extérieure de l'autre serpentin et, à l'intérieur

de celui-ci, jusqu'à son extrémité radialement inté-

rieure. Des tuyaux de raccordement 13a, 13b sont passés à travers des perçages adéquats du boîtier de collecteur 7a

jusqu'aux extrémités radialement intérieures des serpen-

tins 6a, 6b, auxquelles ils sont soudés. Les deux tuyaux de raccordement 13a, 13b sont mutuellement alignés, mais séparés par le fond intermédiaire 9 et leurs extrémités

dirigées l'une vers l'autre s'encastrent dans des évide-

ments pratiqués dans ce fond. Dans un tronçon de tuyau faisant suite à cet encastrement, ils sont munis chacun d'une fente axiale dans laquelle est introduite et brasée de façon étanche l'extrémité radialement intérieurement

du serpentin 6a ou 6b coordonné.

Comme indiqué précédemment, la fonction de col-

lecte de l'ensemble 3 sert à l'emmagasinage temporaire de

fluide frigorigène. Sur la figure 4, on perçoit une sur-

face ou niveau typique 14 de fluide frigorigène, à l'état liquide, au cas o l'ensemble 3 est disposé avec son axe de cylindre orienté horizontalement. Comme raccordements pour l'espace de collecte de fluide frigorigène 10, on a prévu d'une part un tuyau de raccordement 15 (voir figure

2) qui passe à travers le couvercle 7c du boîtier de col-

lecteur 7a et est soudé à lui, tuyau au moyen duquel est amené le fluide frigorigène venant de l'évaporateur 5 en cas d'utilisation de l'ensemble dans l'installation de climatisation selon la figure 1. On a prévu d'autre part un tube de prélèvement 17 qui se termine à une extrémité en un coude en U 17a orienté transversalement à l'axe longitudinal du boîtier de collecteur cylindrique 7a. Le

tronçon médian courbe de ce coude, pourvu d'un ou de plu-

sieurs orifices d'admission, est situé dans la partie in-

férieure de l'espace de collecte 10 et le coude se ter-

mine dans la partie supérieure de cet espace par une ex-

trémité ouverte 17c. De l'autre côté, le coude en U 17a se raccorde à un tronçon de tube axial 17d qui est soudé

par son extrémité à la plaque de recouvrement 20, la-

quelle présente à cet endroit un orifice de passage 18 à travers lequel le tube de prélèvement 17 est en liaison

fluidique avec la portion radialement intérieure de l'es-

pace intermédiaire d'écoulement en spirale 8b adjacent.

Les deux espaces intermédiaires en spirale 8a et 8b sont en outre en liaison fluidique entre eux, par

leurs portions terminales radialement extérieures, à tra-

vers un orifice 19 pratiqué dans le fond intermédiaire 9.

A travers un orifice de raccordement 16 ménagé dans le

fond 7b du boîtier de collecteur 7a, l'espace intermé-

diaire en spirale 8a adjacent communique avec l'extérieur par sa portion terminale radialement intérieure. De cette manière, les deux espaces intermédiaires en spirale 8a et

8b, délimités par les serpentins en spirale 6a et 6b res-

pectivement, espaces qui sont fermés axialement par le fond intermédiaire 9 d'un côté et le fond de boîtier 7b

ou la plaque de recouvrement 20 de l'autre côté, excep-

tion faite des orifices décrits de raccordement et de

communication, constituent deux canaux d'écoulement bran-

chés en série pour le fluide frigorigène envoyé à travers

l'ensemble collecteur-échangeur de chaleur 3 et emmaga-

siné temporairement dans cet ensemble. Tout au long de son trajet d'écoulement à travers les canaux en il spirale 8a et 8b, le fluide frigorigène est en contact thermique avec le fluide envoyé par l'intérieur des serpentins 6a et 6b, raison pour laquelle ces derniers sont formés de tubes plats d'un matériau à haute conductivité thermique.

L'utilisation de l'ensemble collecteur-échan-

geur de chaleur 3 montré permet, par conséquent, la transmission de chaleur entre un fluide envoyé à travers les serpentins 6a, 6b et le fluide frigorigène qui est de nouveau retiré de cet ensemble après sa collecte. Suivant le raccordement de cet ensemble aux composants voisins d'une installation de climatisation, on peut obtenir une

transmission de chaleur entre des fluides à contre-cou-

rant ou entre des fluides circulant dans le même sens.

Dans une application préférée de l'installation selon la

figure 1, le fluide frigorigène côté haute pression cir-

cule à travers les serpentins 6a, 6b de l'unité d'échan-

geur de chaleur 6 - faisant office d'échangeur interne -

de l'ensemble collecteur-échangeur de chaleur 3, tandis que le fluide frigorigène retiré de cet ensemble par le

compresseur 1 après y avoir été emmagasiné temporaire-

ment est envoyé à contre-courant par rapport à lui à

travers les canaux d'écoulement 8a, 8b branchés en série.

A cet effet, l'ensemble 3 est branché par son raccord d'échangeur représenté à gauche sur les figures 2 et 4 à la conduite haute pression du fluide frigorigène partant

du condenseur 2 et par son raccord d'échangeur 13b repré-

senté à droite sur les figures 2 et 4 à la conduite haute

pression de fluide frigorigène menant à l'organe de dé-

tente 4. La conduite basse pression venant de l'évapora-

teur 5 est amenée au tuyau de raccordement 15 côté cou-

vercle de l'ensemble 3, tandis que la conduite de prélè-

vement, menant au compresseur 1, est branchée sur l'ori-

fice de raccordement 16 du fond de boîtier. On obtient

ainsi la circulation suivante.

Le fluide frigorigène venant du condenseur 2,

pénètre, côté haute pression, par exemple à une tempéra-

ture entre environ 30 C et 80 C et sous une pression correspondant aux caractéristiques thermodynamiques du fluide frigorigène employé, à travers le tuyau d'entrée 13a, dans l'extrémité radialement intérieure du premier serpentin 6a et s'écoule ensuite en spirale radialement vers l'extérieur par cette spirale 6a, jusqu'à l'extrémité radialement extérieure de celle-ci, o il passe par le tube de liaison 11 dans l'extrémité radialement extérieure du second serpentin 6b. De là, il s'écoule en spirale radialement vers l'intérieur, jusqu'à l'extrémité radialement intérieure du second serpentin 6b pour ressortir ensuite, à l'état refroidi et par le

tuyau de sortie 13b de l'ensemble 3.

Côté basse pression, le fluide frigorigène, ve-

nant de l'évaporateur 5, pénètre, par exemple à une tem-

pérature entre environ - 10 C et + 20 C et sous une

pression correspondant aux caractéristiques thermodyna-

miques du fluide frigorigène employé, par le tuyau d'admission 15, dans l'espace de collecte 10, o se

* trouvent généralement à la fois du fluide frigorigène li-

quide et du fluide frigorigène gazeux, de même que, dans

certaines circonstances, de l'huile pour machines frigo-

rifiques, si l'installation est convenablement remplie. A travers l'orifice ou les orifices du coude en U 17a du

tube de prélèvement 17, l'effet d'aspiration du compres-

seur 1 provoque l'aspiration d'un flux massique défini de fluide frigorigène à l'état liquide ensemble avec le fluide frigorigène pénétrant à l'état gazeux à travers

l'extrémité ouverte 17c de ce tube. Le fluide pénètre en-

suite, le plus souvent en deux phases, à travers l'ori-

fice 18 de la plaque de recouvrement 20, dans la partie radialement intérieure du canal d'écoulement en spirale 8b adjacent, c'est-à-dire près de la zone de sortie du courant de fluide frigorigène côté haute pression passant

par l'intérieur des serpentins 6a, 6b. Le fluide frigori-

gène basse pression, aspiré par le compresseur 1,

s'écoule ensuite - à contre-courant par rapport à l'écou-

lement de fluide frigorigène côté haute pression - radia-

lement vers l'extérieur dans ce canal 8b, jusqu'à ce qu'il passe, dans la portion radialement extérieure de ce canal et à travers l'orifice de communication 19 du fond intermédiaire 9, dans la portion radialement extérieure de l'autre canal d'écoulement 8a, o il s'écoule ensuite, à contre-courant par rapport à l'écoulement de fluide

frigorigène côté haute pression, radialement vers l'inté-

rieur, en spirale, jusqu'à ce qu'il quitte l'ensemble

collecteur-échangeur de chaleur 3 par la partie radiale-

ment intérieure du canal 8a et à travers l'orifice de

raccordement 16 du fond de boîtier 7b.

Pendant que le fluide parcourt les canaux d'écoulement 8a, 8b,branchés en série par l'orifice de

communication 19 du fond intermédiaire 9, le fluide fri-

gorigène aspiré par le compresseur est en contact ther-

mique avec l'écoulement de fluide frigorigène haute pres-

sion envoyé par l'intérieur des serpentins 6a, 6b bran-

chés en série, et s'échauffe de ce fait, de sorte qu'il

est généralement surchauffé et que sa fraction éventuel-

lement liquide est évaporée dans une large mesure avant

que le fluide ne quitte l'ensemble 3.

Comme mentionné dans ce qui précède, l'échan-

geur interne 6 - intégré ici dans un récipient collecteur

de fluide frigorigène par suite de l'utilisation de l'en-

semble collecteur-échangeur de chaleur - améliore la ca-

pacité frigorifique de l'installation de climatisation

selon la figure 1 en raison du refroidissement supplémen-

taire du fluide frigorigène côté haute pression et de la surchauffe du fluide frigorigène par aspiration du côté

basse pression. Il va de soi que la transmission de cha-

leur dans l'échangeur interne 6 peut s'effectuer aussidans le même sens à la place de la circulation des fluides à contre-courant décrite plus haut. Il suffit pour cela de brancher les raccords 13a, 13b côté haute pression en les intervertissant par rapport à ce qui a été décrit. On comprendra aussi que des modifications dans la construction de l'ensemble collecteur-échangeur de chaleur 3 sont possibles: des ailettes conductrices de chaleur peuvent au besoin être prévues par exemple pour améliorer plus encore la transmission de chaleur entre les circonvolutions des serpentins 6a, 6b, c'est-à-dire que de telles ailettes

peuvent être prévues dans les canaux d'écoulement 8a, 8b.

Comme variantes supplémentaires, les deux serpentins peuvent être branchés en parallèle, pour l'écoulement du fluide, par des modificationsappropriées des raccordements, et/ou être reliés entre eux par leurs extrémités radialement intérieures, les raccordements étant reportés dans ce cas à leurs extrémités radialement extérieures. Des modifications analogues sont possibles

pour les canaux d'écoulement 8a, 8b.

L'ensemble montré et d'autres ensembles collecteur-

échangeur de chaleur selon l'invention sont non seulement applicables à l'installation de climatisation selon la figure 1, ils sont utilisables dans n'importe quelle autre installation de climatisation demandant une transmission de chaleur entre le fluide frigorigène emmagasiné temporairement dans un récipient collecteur de tel fluide et un autre écoulement de fluide, ne faisant pas nécessairement partie du circuit de fluide frigorigène

proprement dit de l'installation.

Claims

REVENDICATIONS

1. Ensemble collecteur-échangeur de chaleur

pour une installation de climatisation possédant un cir-

cuit de fluide frigorigène, l'ensemble comprenant une unité d'échangeur de chaleur (6) parcourue par un fluide et un collecteur (7) pour l'emmagasinage temporaire de fluide frigorigène, caractérisé en ce que l'unité d'échangeur de chaleur (6) est disposée à l'intérieur d'un boîtier (7a) du collecteur (7), de manière que le fluide envoyé à travers cette unité vienne en contact

thermique avec le fluide frigorigène emmagasiné temporai-

rement dans le collecteur (7) et retiré de celui-ci, des conduites de raccordement de fluide (13a, 13b) pour l'unité d'échangeur de chaleur étant passées à travers le

boîtier (7a) du collecteur.

2. Ensemble collecteur-échangeur de chaleur se-

lon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'unité d'échangeur de chaleur (6) possède une structure tubulaire comportant au moins un tube plat enroulé en

spirale ou serpentin (6a, 6b) dont les spires ou circon-

volutions sont mututellement espacées, avec coordination au serpentin de recouvrements (7b, 9, 20) axiaux des deux

côtés, qui sont pourvus d'orifices appropriés de raccor-

dement ou de communication (12, 16, 18, 19), de telle

sorte que l'espace entre les circonvolutions de la spi-

rale constitue un canal d'écoulement en spirale (8a, 8b) pour le fluide frigorigène emmagasiné temporairement dans

le collecteur (7) et retiré de celui-ci.

3. Ensemble collecteur-échangeur de chaleur se-

lon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que l'unité d'échangeur de chaleur (6) comporte deux tubes plats enroulés en spirale ou serpentins (6a, 6b), avec des canaux d'écoulement (8a, 8b) associés, les serpentins étant mutuellement espacés par un fond intermédiaire (9) qui présente un orifice de traversée (12) pour un tube de liaison (11) servant à raccorder l'une à l'autre deux extrémités situées radialement au même niveau des deux serpentins, ainsi qu'un orifice de communication (19) pour raccorder l'une à l'autre deux portions terminales situées radialement au même niveau des deux canaux d'écoulement en spirale (8a, 8b).

4. Installation de climatisation, en particu-

lier pour un véhicule automobile, possédant un circuit de fluide frigorigène avec un collecteur placé, côté basse

pression, derrière un évaporateur (5) et devant un com-

presseur (1), ainsi qu'un échangeur de chaleur interne à travers lequel le côté haute pression du circuit de fluide frigorigène est en contact thermique avec le côté

basse pression en amont d'un organe de détente (4), ca-

ractérisée en ce que le collecteur (7) et l'échangeur de

chaleur interne (6) sont constitués, sous une forme inté-

grée, par un ensemble collecteur-échangeur de chaleur (3)

selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.

5. Installation de climatisation selon la re-

vendication 4, caractérisée en outre en ce qu'au moins un canal d'écoulement (8a, 8b) est situé, dans le trajet de

circulation du fluide frigorigène, entre un tube de pré-

lèvement (17) qui reçoit du fluide frigorigène rassemblé dans un espace de collecte (10) et un raccord (16) de

prélèvement de fluide frigorigène de l'ensemble collec-

teur-échangeur de chaleur (3).