FR2759447A1 - Condenseur a reservoir integre pour installation de climatisation, notamment de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Un condenseur comprend un faisceau de tubes (1) monté entre deux boîtes collectrices, et un réservoir (18) communiquant avec l'une des boîtes collectrices (3) . L'une des boîtes collectrices (3) et le réservoir (18) sont réalisés dans une tôle (21) conformée sous forme de chambres (23, 24) cylindriques adjacentes, parallèles, communiquant par un passage (22) et présentant ensemble une section transverse en forme générale de 8. La tôle (21) possède des bords (25, 26) opposés, sensiblement parallèles, et réunis ensemble par des agrafes formées en leurs extrémités.

Description

Condenseur à réservoir intégré Pour installation de climatisation, notamment de véhicule automobile
L'invention concerne le domaine de la climatisation, notamment de véhicule automobile.

Elle concerne plus particulièrement les condenseurs utilisés dans les circuits de réfrigération, par exemple d'une installation de climatisation, du type comprenant un faisceau de tubes monté entre deux boîtes collectrices s'étendant dans une direction sensiblement verticale, et un réservoir communiquant avec l'une des boîtes collectrices.

On connaît de nombreux modes de réalisation de condenseurs.

Dans un premier mode, le réservoir et la boîte collectrice avec laquelle il communique sont deux sous-parties d'un boîtier, séparées par une cloison. Dans un second mode, la boîte collectrice et le réservoir sont réalisés séparément et reliés par un ou plusieurs conduits. Dans un troisième mode, la boîte collectrice est constituée d'une plaque emboutie permettant l'introduction des extrémités des tubes du faisceau de tubes, et d'un tube profilé (ou extrudé) assurant la fonction de fermeture de la boîte collectrice tout en constituant le réservoir.

Dans les condenseurs du dernier type, le mode de réalisation du tube (par extrusion) ne permet pas de réaliser un réservoir dont les dimensions sont différentes de celles de la boîte collectrice, sans que cela n'entraîne un important gaspillage de matière, ce qui en augmente notablement le prix.

Par ailleurs, l'assemblage d'un tel condenseur n'étant pas particulièrement simple, cela en augmente encore le coût.

Un des buts de l'invention est donc de procurer un condenseur radicalement différent, et qui ne présente pas les inconvénients précités.

Elle propose à cet effet un condenseur du type défini en introduction, dans lequel une tôle conformée délimite deux chambres cylindriques adjacentes, parallèles, communiquant par un passage et présentant ensemble une section transverse en forme générale de huit. La tôle possède des bords opposés et sensiblement parallèles réunis ensemble, de sorte que les deux chambres forment respectivement le réservoir et la boîte collectrice qui communique avec ce réservoir, la réunion des deux bords s'effectuant de préférence au niveau du réservoir.

De la sorte, on réalise à l'aide d'une simple tôle (ou feuille métallique) découpée, puis roulée, à la fois un réservoir et une boîte collectrice communiquant l'un avec l'autre. De plus, les dimensions relatives de la bote collectrice et du réservoir peuvent être adaptées selon les besoins.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les bords opposés comprennent des moyens de fermeture, de préférence à coopération de formes, propres à coopérer entre eux pour réunir à étanchéité les bords opposés de la tôle, après brasage ou soudage dans un four approprié. De tels moyens de fermeture peuvent être réalisés par découpe des extrémités des bords parallèles de la tôle.

Dans un mode de réalisation préféré, les éléments à coopération de formes sont en forme de queue d'aronde à extrémités arrondies. De tels éléments peuvent être réalisés facilement par découpe avant conformation de la tôle.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le condenseur comprend une cloison qui s'étend sensiblement parallèlement aux chambres et destinée à être placée dans le passage afin de séparer au moins partiellement le réservoir de la boîte collectrice avec laquelle il communique.

Préférentiellement, cette cloison s'étend sur toute la hauteur des chambres et comprend au moins deux ouvertures propres respectivement à autoriser le passage, de la boîte collectrice vers le réservoir, de fluide frigorigène ayant circulé dans une première partie du faisceau de tubes, et le passage, du réservoir vers la boîte collectrice, d'une partie au moins du fluide frigorigène se trouvant dans le réservoir en vue de le faire circuler dans une seconde partie du faisceau de tubes.

Une telle cloison peut être introduite après conformation de la tôle. Elle épouse les contours du passage entre les deux chambres. Bien que cela ne soit pas nécessaire, elle est réalisée de préférence dans un matériau métallique.

Une telle cloison permet de séparer fonctionnellement les deux chambres, tout en contrôlant les communications entre celles-ci grâce à des ouvertures placées en des endroits choisis.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la tôle comprend, dans sa partie délimitant la boîte collectrice, une multiplicité de fentes calibrées, superposées et destinées à recevoir chacune une extrémité de tube du faisceau de tubes.

De façon particulièrement avantageuse, on peut également prévoir, au moins partiellement logée dans la chambre formant la boîte collectrice, des moyens formant butée pour les extrémités de tubes du faisceau de tubes, logées dans la boîte collectrice concernée. Cela permet d'éviter, d'une part, que les extrémités de ces tubes ne soient endommagées par la tôle en cas d'introduction à l'intérieur de la chambre sur une distance trop importante et, d'autre part, que ces extrémités n'endommagent la paroi interne de la chambre.

Très avantageusement, ces moyens formant butée sont solidaires de la cloison.

Dans un mode de réalisation préférentiel, les moyens formant butée sont une nervure de forme générale paralléllépipédique destinée à être placée dans un logement en forme de rainure, prévue dans la cloison.

Ces moyens formant butée peuvent également supporter en des endroits choisis des cloisons transversales destinées à subdiviser en sous-chambres la boîte collectrice concernée et/ou le réservoir.

Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - les figures 1A et 1B illustrent respectivement un condenseur selon l'invention, dans une vue de face, et dans une vue du dessus; - les figures 2A et 2B sont des vues en coupe selon les axes
IIA-IIA et IIB-IIB du réservoir et de la boîte collectrice communicante représentés sur la figure lA; - les figures 3A et 3B illustrent respectivement le réservoir et la boîte collectrice communicante de la figure 1A, dans une vue de face, et dans une vue de côté; et - la figure 4 illustre schématiquement, et partiellement, une cloison selon l'invention destinée à être logée dans le passage entre le réservoir et la boîte collectrice communicante illustrés sur les figures 2A et 2B.

La figure 1A illustre, en vue de face, un condenseur de type multipasses destiné à être installé, par exemple, dans un circuit de réfrigération d'une installation de climatisation de véhicule automobile. Un tel condenseur comprend un faisceau de tubes parallèles 1 (partiellement représenté), horizontaux et généralement plats, entre lesquels sont placés des intercalaires ondulés 2 (partiellement représentés) destinés à favoriser les échanges thermiques entre un fluide frigorigène, qui circule dans les tubes du faisceau, et de l'air qui s'écoule entre lesdits tubes. Les extrémités 34 respectives des tubes 1 du faisceau sont montées entre deux boîtes collectrices 3 et 4 de forme générale tubulaire, parallèles entre elles et sensiblement perpendiculaires (verticales) aux tubes du faisceau.

Dans un condenseur de type multipasses, le faisceau peut être subdivisé en sous-parties, parmi lesquelles une sous-partie amont 5, une sous-partie intermédiaire supérieure 6, une sous-partie intermédiaire inférieure 7, et une sous-partie aval 8. Les sous-parties du faisceau communiquent entre elles par des sous-chambres réalisées notamment dans les boîtes collectrices 3 et 4, et séparées les unes des autres par des cloisons transversales 9.

La boîte collectrice 4 comprend, dans une partie supérieure, une première sous-chambre dite amont 10 reliée au circuit de réfrigération (non représenté) par une tubulure d'entrée 11 et communiquant avec la sous-partie amont 5 du faisceau, dans une partie intermédiaire, une seconde sous-chambre dite intermédiaire 12 dans laquelle débouchent les extrémités des tubes des sous-partie intermédiaires supérieure 6 et inférieure 7 du faisceau, et dans une partie inférieure, une troisième sous-chambre dite aval 13 dans laquelle débouchent les extrémités des tubes de la sous-partie aval 8 du faisceau et qui communiquent avec le circuit de réfrigération par une tubulure de sortie 14.

L'autre boîte collectrice 3 comprend, dans sa partie supérieure, une première sous-chambre 15 qui communique avec les extrémités des tubes des sous-parties amont 5 et intermédiaire supérieure 6, dans une partie intermédiaire, une chambre de collection supérieure 16 dans laquelle débouchent les extrémités des tubes de la sous-partie inférieure 7 et qui communiquent par une sortie 17 avec un réservoir 18 sur lequel on reviendra plus loin, et dans sa partie inférieure, une troisième sous-chambre dite de collection inférieure 19 dans laquelle débouchent les extrémités des tubes de la souspartie aval 8 du faisceau et qui communiquent par une sortie 20 avec le réservoir 18.

Le fluide frigorigène parvient donc dans la sous-chambre amont 10 par la tubulure d'entrée 11, en phase vapeur surchauffée. Il circule alors dans les sous-parties du faisceau 5, 6 et 7 afin de se refroidir progressivement tout en se condensant, puis il débouche dans la sous-chambre intermédiaire 16 de la boîte collectrice 3 d'où il pénètre dans le réservoir 18. Il y subit éventuellement un traitement sur lequel on reviendra, puis pénètre dans la sous-chambre de collection inférieure 19, circule dans les tubes de la souspartie aval 8 en se "sur-refroidissant", débouche dans la sous-chambre aval 13 et retourne dans le circuit de réfrigération par la tubulure de sortie 14, sous forme refroidie et condensée. Le sens de circulation du fluide frigorigène à l'intérieur du condenseur est matérialisé par les flèches.

Bien entendu, ce mode de réalisation de condenseur n'est en aucune façon limitatif, de nombreux autres agencements peuvent être envisagés.

La figure 1B illustre, en vue du dessus, le condenseur de la figure 1A. Dans le mode de réalisation illustré, le réservoir 18 et la boîte collectrice 3 avec laquelle il communique ne sont pas strictement dans l'axe Y-Y des tubes du faisceau. En fait, l'axe X-X d'alignement du réservoir 18 et de la boîte collectrice 3 et l'axe Y-Y des tubes 1 forment un angle e sensiblement supérieur à 45".

On se réfère maintenant plus particulièrement aux figures 2 à 4 pour décrire un mode de réalisation, selon l'invention, du réservoir 18 et de la boîte collectrice 3 avec laquelle il communique.

Selon l'invention, le réservoir 18 et la boîte collectrice 3 sont réalisés à partir d'une tôle métallique 21. Pour obtenir ce résultat, la tôle 21 (ou feuille métallique, par exemple d'aluminium) est tout d'abord découpée, puis roulée et conformée afin de délimiter deux chambres cylindriques adjacentes, parallèles et communiquant par un passage 22. Les deux chambres 23 et 24 présentent une section transverse sensiblement circulaire, de sorte que la réunion de leurs sections transverses respectives forme une espèce de 8. Les chambres 23 et 24 délimitent respectivement le réservoir 18 et la boîte collectrice 3. Préférentiellement, le diamètre du réservoir 18 est sensiblement plus grand que celui de la boîte collectrice 3 afin, d'une part, de permettre au réservoir 18 d'assurer sa fonction de réserve de fluide et, d'autre part, de permettre au fluide frigorigène de réduire notablement sa vitesse à l'intérieur du réservoir 18 avant d'être réinjecté dans le circuit de réfrigération.

Bien entendu, les diamètres respectifs du réservoir 18 et de la boîte collectrice 3 peuvent être adaptés selon les besoins.

La tôle 21 une fois découpée présente deux bords 25 et 26, que l'on qualifiera de longitudinaux, opposés l'un à l'autre, et munis en leurs extrémités respectives de moyens de fermeture du type à coopération de formes 27a et 27b.

Préférentiellement, ces moyens de fermeture sont réalisés sous forme de queue d'aronde dont les extrémités sont arrondies. Ils forment ainsi des agrafes destinées à être réunies ensemble.

Préférentiellement, les bords opposés 25 et 26 de la tôle sont réunis ensemble par leurs moyens de fermeture 27a et 27b respectifs, au niveau de la chambre 23 qui forme le réservoir. Cette solution est préférée dans la mesure où le rayon de courbure de la chambre 23 (réservoir 18) est plus petit que celui de la chambre 24 (boîte collectrice 3) et par conséquent l'assemblage des moyens de fermeture 27a avec les moyens de fermeture 27b y est favorisé.

Les moyens de fermeture 27 sont préférentiellement revêtus d'un placage de sorte qu'après passage du réservoir 18 et de la boîte collectrice 3 dans un four de brasage, le réservoir 18 soit parfaitement étanche.

Bien entendu, d'autres types de moyens de fermeture pourraient être envisagés pourvu qu'ils assurent une parfaite étanchéité une fois réunis l'un à l'autre.

Afin de permettre l'introduction de la multiplicité d'extrémités 34 de tubes 1 du faisceau dans la boîte collectrice 3, on réalise par découpe, avant conformation de la tôle 21, une multiplicité de fentes calibrées 28 superposées les unes audessus des autres, et de dimensions sensiblement identiques aux dimensions externes des extrémités 34 de tubes 1. Ces fentes 28 sont réalisées par découpe.

Préférentiellement, les fentes 28 sont prévues sur une partie "latérale" de la boîte collectrice 3 de sorte que les tubes ne soient pas introduits à l'intérieur de celle-ci selon l'axe X-X d'alignement du réservoir 18 et de la boîte collectrice 3. Cela permet de limiter l'encombrement du condenseur.

La communication entre le réservoir 18 et la boîte collectrice 3 est contrôlée au niveau du passage 22, dans lequel il est préférable de loger une cloison 29 (voir figure 4) dans laquelle sont ménagées des ouvertures 17 et 20, en des endroits prédéterminés. Le nombre et les dimensions des ouvertures 17, 20 peuvent être adaptés selon les besoins, et notamment selon l'agencement du condenseur.

Préférentiellement, la cloison 29 est réalisée sous la forme d'un profilé métallique de hauteur sensiblement égale à la hauteur de la boîte collectrice 3 et/ou du réservoir 18.

La cloison 29 présente une forme adaptée aux formes du passage 22 et des chambres 23 et 24. Pour ce faire, elle comprend deux bords latéraux concaves 37, homologues aux deux faces en regard, de la tôle 21, au niveau du passage 22. Elle comprend également une face arrière 31 présentant une concavité de rayon de courbure identique à celui de la chambre 23 formant le réservoir 18, permettant ainsi à la chambre 23 d'avoir une section transverse sensiblement circulaire. Elle comprend également une face avant 32 concave présentant un rayon de courbure identique à celui de la chambre 24 formant la boîte collectrice 3, permettant ainsi à la chambre 24 de présenter une section transverse sensiblement circulaire.

Préférentiellement, la cloison 29 comporte sur sa face avant 32 (voir figure 4) un logement 30 propre à recevoir des moyens 33 formant butée pour les extrémités 34 des tubes 1.

Dans l'exemple illustré, les moyens-butée 33 sont réalisés sous la forme d'une plaque sensiblement paralléllépipédique qui s'étend sur toute la hauteur de la boîte collectrice 3, et qui est logée au moins partiellement dans la boîte collectrice 3. La rainure 30 est par conséquent, ici, de forme paralléllépipédique.

Bien entendu, les moyens formant butée 33 peuvent être réalisés en même temps que la cloison, et par conséquent faire partie intégrante de celle-ci. Dans ce cas, ils formeront une saillie longitudinale sur la face avant 32 de la cloison.

Grâce à ces moyens-butée 33, lors de l'installation des extrémités 34 des tubes 1 dans la boîte collectrice 3, ces extrémités ne peuvent pas aller au-delà de la butée formée par la plaque 33. Cela permet d'éviter qu'elles n'entrent en contact avec la tôle 21, lequel contact pourrait entraîner un écrasement au moins partiel d'extrémités de tubes et une détérioration du revêtement interne de la tôle 21.

Toujours dans l'exemple illustré sur les figures 1A et 4, la cloison 29 est réalisée en trois parties maintenues alignées les unes au dessus des autres par la plaque 33, l'espace séparant les parties deux à deux délimitant les ouvertures 17 et 20. Comme cela est illustré sur les figures 1A et 2B, la plaque 33 s'étend en chaque ouverture 17 et 20 jusqu'au niveau de la face arrière 31 des trois parties formant la cloison 29.

Préférentiellement, la cloison 29 ainsi que les moyens-butée 33 sont réalisés sous forme de profilé métallique, et plus préférentiellement sous forme de profilé en aluminium. Bien entendu, d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés, comme par exemple une cloison obtenue par moulage d'un matériau synthétique. Néanmoins, le profilé métallique est préféré dans la mesure où revêtu d'un placage, il peut être rendu solidaire de la tôle 21 lors du passage au four, permettant ainsi de ne pas utiliser de moyens d'immobilisation complémentaires.

Comme cela est illustré sur les figures 1A et 4, les moyensbutée 33 peuvent être utilisés en tant que supports pour les cloisons transversales 9 qui subdivisent la chambre 24 de la boîte collectrice 3 en sous-chambres. Ces moyens-butée 33 peuvent également supporter des cloisons d'extrémités permettant d'obstruer la boîte collectrice 3 en ses extrémités "supérieure" et inférieure".

Bien que cela ne soit pas représenté sur les figures, les moyens-butée peuvent également être adaptés pour permettre le support d'une cloison transversale dans le réservoir 18, munie d'une ouverture traversante permettant la circulation entre les deux sous-chambres 35, 36 qu'elle délimite, et des cloisons d'extrémités permettant d'obstruer ledit réservoir 18 en ses extrémités "supérieure" et inférieure".

Grâce à une telle cloison transversale, il est possible de prévoir dans la première sous-chambre 35 (supérieure) du réservoir 18 des moyens de dessiccation ainsi qu'un filtre afin de permettre le traitement du fluide frigorigène avant qu'il ne soit réinjecté dans le circuit de réfrigération par l'intermédiaire des tubes de la partie aval 8 du faisceau et la tubulure de sortie 14. Un tel traitement consiste à déshydrater le fluide frigorigène et éventuellement à filtrer certaines impuretés qu'il contient.

L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-avant, mais elle embrasse toutes les variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, la configuration du condenseur pourra être sensiblement différente de celle décrite, tout comme les dimensions relatives du réservoir et de la boîte collectrice avec laquelle il communique. De même, les formes respectives du réservoir et de la boîte collectrice adjacente pourront être notablement différentes des formes cylindriques illustrées sur les figures.

Par ailleurs, les moyens-butée pourront être réalisés sous une forme différente de celle décrite à titre d'exemple.

Ainsi, au lieu d'une plaque ou d'une saillie longitudinale continue, ils pourront être réalisés sous forme de saillies locales (en forme de doigts) superposées les unes au dessus des autres et espacées les unes des autres d'une distance égale à la distance séparant les ouvertures formées dans la paroi de la boîte collectrice 3 pour recevoir les extrémités des tubes, chaque saillie pouvant être réalisée séparément de la cloison, ou faire partie intégrante de celle-ci.

Claims (13)

Revendications

1. Condenseur pour installation de climatisation, du type comprenant un faisceau de tubes (1) monté entre deux boîtes collectrices (3,4) s'étendant dans une direction sensiblement verticale, et un réservoir (18) communiquant avec l'une des boîtes collectrices (3), caractérisé en ce qu'il comprend une tôle (21) conformée délimitant deux chambres (23,24) cylindriques adjacentes, parallèles, communiquant par un passage (22) et présentant ensemble une section transverse en forme générale de 8, ladite tôle (21) possédant des bords (25,26) opposés et sensiblement parallèles réunis ensemble, de sorte que lesdites chambres forment respectivement le réservoir (18) et la boîte collectrice (3) qui communique avec ledit réservoir.

2. Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords opposés (25,26) comprennent chacun des moyens de fermeture (27a,27b) propres à coopérer entre eux pour réunir à étanchéité les bords opposés (25,26) de la tôle (21), après brasage ou soudage.

3. Condenseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de fermeture (27a,27b) sont des éléments à coopération de forme réalisés par découpe des extrémités des bords parallèles (25,26) de la tôle (21).

4. Condenseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments à coopération de forme (27a,27b) sont en forme de queue d'aronde à extrémités arrondies.

5. Condenseur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la tôle (21) est conformée de telle sorte que ses bords opposés (25,26), qui comprennent les moyens de fermeture (27a,27b), sont réunis au niveau du réservoir (18).

6. Condenseur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une cloison (29) s'étendant sensiblement parallèlement aux chambres (23,24) et destinée à être placée dans le passage (22) de façon à séparer au moins partiellement le réservoir (18) de la boîte collectrice concernée (3).

7. Condenseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la cloison (29) s'étend sur toute la hauteur des chambres (23,24) et comprend au moins deux ouvertures (17,20) propres respectivement à autoriser le passage, de la boîte collectrice (3) vers le réservoir (18), de fluide frigorigène ayant circulé dans une première partie (5-7) du faisceau de tubes (1), et le passage, du réservoir (18) vers la boîte collectrice (3), d'une partie au moins du fluide frigorigène se trouvant dans le réservoir (18) en vue de le faire circuler dans une seconde partie (8) du faisceau de tubes (1).

8. Condenseur selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la cloison (29) est un profilé réalisé dans un matériau métallique ou en alliage.

9. Condenseur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la tôle (21) comprend, dans sa partie délimitant la boîte collectrice (3), une multiplicité de fentes (28) calibrées, superposées, et destinées à recevoir chacune une extrémité (34) de tube (1) du faisceau de tubes.

10. Condenseur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend, au moins partiellement logée dans la chambre (24) formant la boîte collectrice (3), des moyens (33) formant butée pour les extrémités (34) de tubes (1) du faisceau de tubes, logées dans la boîte collectrice concernée (3).

11. Condenseur selon la revendication 10, en combinaison avec l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les moyens formant butée (33) sont solidaires de la cloison (29).

12. Condenseur selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens formant butée sont réalisés sous forme d'une nervure (33) de forme générale paralléllépipédique, et en ce que la cloison (29) comprend un logement en forme de rainure propre à recevoir ladite nervure (33).

13. Condenseur selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les moyens formant butée sont propres à supporter en des endroits choisis des cloisons transversales (9), destinées à subdiviser en sous-chambres la boîte collectrice concernée (3) et/ou le réservoir (18), et/ou des cloisons d'extrémité pour ladite boîte collectrice concernée (3) et/ou ledit réservoir (18).