FR2925664A1 - Echangeur de chaleur unitaire pour un circuit de climatisation - Google Patents

Abstract

Module d'échange de chaleur (8) pour circuit de climatisation fonctionnant avec un fluide réfrigérant, comprenant un évaporateur (6), un échangeur de chaleur interne (4, 4') et un logement de réception (9) pour un dispositif de détente (5), caractérisé en ce que l'évaporateur (6), l'échangeur de chaleur interne (4, 4') et le logement de réception (9) forment un ensemble unitaire et en ce que le logement de réception (9) est logé intégralement à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne (4, 4').

Description

Echangeur de chaleur unitaire pour un circuit de climatisation

L'invention concerne les circuits de climatisation fonctionnant avec un fluide réfrigérant, en particulier pour les véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'échange de chaleur destiné à un tel circuit.

On connaît les circuits de climatisation fonctionnant avec un fluide réfrigérant.

Un tel circuit comprend typiquement, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur, un condenseur, un dispositif de détente et un évaporateur .

Pour améliorer les performances de l'évaporateur, il est connu de prévoir un échangeur de chaleur interne dans le circuit de climatisation. Un échangeur interne est un dispositif permettant au fluide réfrigérant d'échanger de la chaleur avec ce même fluide, mais dans un état de température et de pression différent.

Le fluide réfrigérant à haute pression, provenant du compresseur, est condensé dans le condenseur et passe ensuite dans une première partie de l'échangeur interne. Puis, le fluide réfrigérant est détendu par le dispositif de détente. Le fluide réfrigérant à basse pression quittant le détendeur passe ensuite au travers de l'évaporateur, pour y être évaporé, et dans une seconde partie de l'échangeur de chaleur interne, avant de retourner au compresseur.

Dans l'échangeur interne, le fluide chaud à haute pression échange de la chaleur avec le fluide froid et à basse pression. Autrement dit, l'échangeur interne assure un échange de chaleur du fluide réfrigérant en deux points différents du circuit de climatisation.

L'évaporateur permet de produire un flux d'air froid, ou climatisé, pouvant être envoyé, par exemple, dans l'habitacle d'un véhicule automobile.

Un circuit de climatisation comprend donc un nombre important d'éléments actifs, c'est-à-dire susceptibles de modifier les conditions de pression et de température du fluide réfrigérant, ainsi qu'un nombre important de pièces de jonction reliant en communication de fluide les différents éléments actifs entre eux.

Un circuit de climatisation est donc en général encombrant et de fabrication 5 coûteuse.

En outre, la multiplication des pièces de jonction augmente le risque de fuite, ainsi que l'encombrement global du circuit.

10 De plus en plus, la place allouée à un tel circuit de climatisation dans un véhicule automobile est réduite. II existe donc un réel besoin de disposer d'un circuit de climatisation présentant un encombrement réduit. En outre, un circuit de climatisation doit être de plus en plus efficace et pérenne, c'est-à-dire sans fuite du fluide réfrigérant. 15 Pour palier à ces inconvénients, on a donc cherché à intégrer le dispositif de détente dans l'évaporateur. Le document FR 2 858 397 est un exemple de cette intégration.

Cependant, cette intégration ne concerne que deux composants de l'installation de 20 climatisation. L'installation de climatisation reste encore encombrante et comporte encore un nombre conséquent de pièces de jonction.

L'invention a pour objectif de surmonter les inconvénients précités.

25 Pour ce faire, l'invention propose un module d'échange de chaleur pour circuit de climatisation fonctionnant avec un fluide réfrigérant, comprenant un évaporateur, un échangeur de chaleur interne et un logement de réception pour un dispositif de détente. Selon l'invention, l'évaporateur, l'échangeur de chaleur interne et le logement forment un ensemble unitaire et en ce que le logement est localisé 30 intégralement à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne.

Ainsi, l'encombrement global de l'évaporateur, de l'échangeur de chaleur interne et du dispositif de détente est considérablement réduit, les pièces de jonction entre ces éléments étant particulièrement réduites, voire inexistantes. L'ensemble obtenu est ainsi plus facile à intégrer, par exemple dans un véhicule automobile. Le risque de fuite se trouve limité par la réduction du nombre de composants. Il en de même du coût de fabrication d'un tel ensemble. En outre, le fait de disposer le dispositif de détente à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne permet d'utiliser un échangeur de chaleur interne ayant des dimensions analogues à celles de l'évaporateur. Ce faisant, la surface d'échange entre le fluide à haute pression et le fluide à basse pression traversant l'échangeur de chaleur interne est plus importante, rendant cet échangeur de chaleur interne plus efficace. On entend par unitaire le fait que l'évaporateur, l'échangeur de chaleur interne et le logement sont indissociables.

Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après.

L'échangeur de chaleur interne comprend une pluralité de plaques accolées munie chacune d'au moins un trou, la pluralité de trous formant le logement pour le dispositif de détente.

Une première extrémité du logement est formée par l'orifice d'entrée de l'évaporateur.

La première extrémité du logement comporte un moyen de positionnement du dispositif de détente.

Le logement est parcouru par le fluide réfrigérant. Le logement dans lequel est disposé le dispositif de détente est un canal dans lequel le fluide circule. Ainsi, en formant les conduits de l'échangeur de chaleur interne dans lesquels le fluide circule, le logement apte à accueillir le dispositif de détente est également créé. Cette structure de l'échangeur de chaleur interne procure l'avantage de réduire le nombre d'étapes de fabrication de cet échangeur, réduisant ainsi les coûts de fabrication.

Un moyen de fixation maintient à demeure le dispositif de détente à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne.

L'échangeur de chaleur interne comprend une première et une deuxième section, la première section étant séparée de la deuxième section par une plaque de séparation.

Le logement est accessible par la sortie du module d'échange de chaleur. Le logement de réception est une portion d'un conduit s'étendant à l'intérieur de la première et de la deuxième section.

L'invention porte également sur un dispositif d'échange de chaleur dans lequel le 10 dispositif de détente est logé dans le logement. Un tel dispositif d'échange de chaleur présente l'avantage de regrouper trois composants d'une installation de climatisation selon un même ensemble unitaire. De la sorte, une installation de climatisation équipée de cet ensemble unitaire présente un encombrement extrêmement réduit, un coût de fabrication fortement diminué (toutes les 15 connectiques reliant l'évaporateur, l'échangeur de chaleur interne et le dispositif de détente sont supprimées) et une étanchéité améliorée (les connectiques n'existent plus).

Un premier canal et un deuxième canal distincts l'un de l'autre sont formés par le 20 dispositif de détente et le conduit.

Le premier canal s'étend à l'intérieur de la première section et le deuxième canal s'étend à l'intérieur de la deuxième section.

25 Le premier canal est aligné avec le deuxième canal.

Le dispositif de détente comprend une tête coopérant avec la plaque de séparation pour former le premier et le deuxième canal.

30 Le dispositif de détente est un orifice tube.

Le dispositif de détente est un détendeur thermostatique.5 L'invention porte également sur un procédé de fabrication du dispositif d'échange de chaleur selon les caractéristiques ci-dessus comprenant les étapes successives suivantes : a) formation d'un module comprenant l'évaporateur et l'échangeur de chaleur 5 interne par brasage. b) introduction du détendeur à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne

Une étape c), succède à l'étape b) et comprend la fixation du dispositif de détente à l'intérieur du module d'échange de chaleur interne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est un schéma représentant un circuit de climatisation classique, 15 - la figure 2 est une vue en perspective d'un circuit de climatisation comprenant un dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique de face d'un module d'échangeur de chaleur selon un premier mode de réalisation, - les figures 3a et 3b sont des vues de face des plaques de haute pression et basse 20 pression de l'échangeur de chaleur interne selon le premier mode de réalisation, - la figure 3c est une vue en coupe d'un dispositif de détente logé dans le module selon le premier mode de réalisation, - la figure 4 une vue schématique de face d'un module d'échangeur de chaleur selon un deuxième mode de réalisation, 25 - les figures 4a et 4b sont des vues de face des plaques de haute pression et basse pression de l'échangeur de chaleur interne selon le deuxième mode de réalisation, - la figure 4c est une vue en coupe d'un dispositif de détente logé dans le module selon le deuxième mode de réalisation, - la figure 5 représente une vue schématique du module d'échange de chaleur selon 30 le premier mode de réalisation, et - la figure 6 représente une vue schématique de l'échangeur de chaleur interne selon le deuxième mode de réalisation. 10 Les dessins annexés pourront, non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.

Le circuit de climatisation 1 connu de la figure 1 comprend un compresseur 2, un condenseur 3, un échangeur de chaleur interne 4, un dispositif de détente 5 et un évaporateur 6, ces différents éléments étant reliés les uns aux autres par des pièces de jonction, tels que des tubes, des tubulures, des tuyaux ou analogues, de manière à assurer une circulation de fluide réfrigérant.

Le fluide réfrigérant est typiquement un fluide fonctionnant dans un régime souscritique, tel que le fluide R134a ou le fluide R152a.

Sur la figure 1, des flèches illustrent la circulation du fluide réfrigérant.

Le fluide réfrigérant, envoyé par le compresseur 2, traverse le condenseur 3, duquel il ressort dans un état de haute pression et de haute température. Le fluide réfrigérant traverse ensuite l'échangeur de chaleur interne 4, puis est détendu dans le dispositif de détente 5. Le fluide ainsi détendu est ensuite acheminé vers l'évaporateur 6, avant de rejoindre l'échangeur de chaleur interne 4 dans un état de basse pression et de basse température, qu'il traverse.

Dans l'échangeur de chaleur interne 4, le fluide réfrigérant à basse pression provenant de l'évaporateur 6 échange de la chaleur avec ce même fluide réfrigérant à haute pression provenant du condenseur 3. À la sortie de l'échangeur de chaleur interne 4, le fluide gagne à nouveau le compresseur 2, et ainsi de suite. Sur la figure 2, le circuit de climatisation 100 selon l'invention comprend le 30 compresseur 2, le condenseur 3 et un module d'échange de chaleur 8, encore appelé ensemble combiné d'échange de chaleur. Le module d'échange de chaleur 8 comprend l'évaporateur 6 et l'échangeur de chaleur interne 4 ainsi qu'un logement de réception 9. L'évaporateur 6 et l'échangeur de chaleur interne 4 sont accolés l'un25 à l'autre par l'intermédiaire de faces de contact respectives. Le logement de réception 9 est logé à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne. Ainsi, l'évaporateur 6, l'échangeur de chaleur interne 4 et le logement de réception 9 forment un ensemble unitaire. Par ensemble combiné, on entend ici un groupement mécaniquement rigide et de compacité optimisée de dispositifs fonctionnellement cohérents.

En outre, le logement de réception 9 est apte à loger le dispositif de détente 5. Ce 10 faisant, lorsque le dispositif de détente 5 est logé à l'intérieur du logement de réception 9, le module d'échange de chaleur 8 forme avec le dispositif de détente 5 un dispositif d'échange de chaleur 10.

A l'aide des figures 3 à 4c, chaque mode de réalisation du module d'échange de 15 chaleur 8 va être décrit plus précisément.

Un premier mode de réalisation du module d'échange de chaleur 8 est décrit en figures 3 et 5. Selon cette figure, l'évaporateur 6 comprend un faisceau de tubes 11 alignés pour la circulation du fluide réfrigérant. Dans ce faisceau sont intercalés des 20 intercalaires d'échange de chaleur 12 pour augmenter l'échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un fluide extérieur, par exemple de l'air, traversant le module d'échange de chaleur 8.

Ici, les intercalaires 12 se présentent sous la forme de bandes métalliques ondulées, 25 dont les sommets viennent au contact des tubes 11.

Dans ce mode de réalisation, les tubes 11 sont du type dit à plaques , c'est-à-dire qu'un tube 11 est constitué par la réunion de deux éléments généralement plats conformés de manière à permettre lé passage d'un fluide. Typiquement, un tube à 30 plaques peut être formé à l'aide de plaques métalliques embouties de manière à ménager un ou plusieurs passages de circulation de fluide, ou de plaques embouties et d'un intercalaire formant lesdits passages de circulation de fluide.5 Les tubes 11 sont reçus à l'une de leurs extrémités dans un collecteur, réalisé ici sous la forme d'une boîte collectrice 13 généralement parallélépipédique.

La boîte collectrice 13 est cloisonnée de manière à ménager une première partie de boîte 14 présentant un orifice d'entrée ou entrée de fluide réfrigérant 15 et une seconde partie de boîte 16 présentant un orifice de sortie de fluide réfrigérant ou sortie 17.

Les tubes 11 sont agencés ici de manière à assurer une circulation du fluide réfrigérant suivant un U , l'extrémité de chacune des branches de ce U débouchant respectivement dans les première 14 et seconde 16 parties de boîtes.

Sur la figure 3, on a représenté par des flèches en trait plein et fin la circulation du fluide réfrigérant dans l'évaporateur 6.

Le fluide réfrigérant pénétrant par l'orifice d'entrée 15 dans la partie 14 à l'état liquide circule dans les tubes 11 suivant une première, une seconde passe et une troisième passe en échangeant de la chaleur avec le fluide extérieur. Ceci provoque l'évaporation du fluide réfrigérant, lequel ressort de la partie de boîte 16 par l'orifice de sortie 17.

Dans ce mode de réalisation, le tube 11 situé l'extrémité du faisceau la plus proche de la sortie de fluide réfrigérant est én contact avec de l'échangeur de chaleur interne 4. L'évaporateur 6 présente ici une face de contact 18 avec l'échangeur 4 pratiquement plane.

L'échangeur de chaleur interne 4 est ici du type dit à plaques empilées , c'est-à-dire essentiellement constitué par l'empilement de plaques conformées de manière à présenter des voies de circulation de fluide 20 et des conduits 21 de circulation de fluide.

L'échangeur de chaleur interne 4 est essentiellement constitué par l'empilement successif et répété d'une plaque de haute pression 22, d'une plaque de basse pression 23 et à nouveau d'une plaque de haute pression 22, et ainsi de suite.

La plaque de haute pression 22 est représentée en figure 3a et se présente sous la forme d'une plaque métallique rectangulaire dans laquelle est conformé un creux 24 destiné à former un réservoir. Le creux 24 couvre une large partie de la surface de la plaque. Le creux 24 peut être réalisé par estampage de la plaque de haute pression 22.

La plaque de haute pression 22 présente en outre un premier trou 25 et un deuxième trou 26 destinés à laisser passer du fluide réfrigérant à basse pression. Les trous 25 et 26 présentent ici un contour circulaire et sont disposés chacun dans un coin de la plaque de haute pression 22, les deux coins étant disposés dans un même premier côté Cl de la plaque par rapport à un axe longitudinal A de la plaque de haute pression 22. Les trous 25 et 26 sont laissés libre par le creux 24, c'est-à-dire qu'ils ne coopèrent pas avec le creux 24 pour la circulation du fluide réfrigérant, comme décrit ultérieurement.

La plaque de haute pression 22 comprend également un troisième trou 27 et un quatrième trou 28 destinés à laisser passer du fluide réfrigérant à haute pression. Les trous 27 et 28 présentent un contour circulaire et sont disposés chacun dans un coin de la plaque de haute pression 22, les deux coins étant disposés dans un même deuxième côté C2 de la plaque par rapport à un axe longitudinal A de la plaque de haute pression 22. Les trous 27 et 28 se situènt donc dans un côté différent de la plaque que le côté comprenant les trous 25 et 26. Les trous 27 et 28 coopèrent avec le creux 24 pour la circulatidn du fluide réfrigérant sous haute pression, comme décrit ultérieurement.

La plaque de basse pression 23 est représentée en figure 3b et se présente sous la forme d'une plaque métallique rectangulaire dans laquelle est conformé un creux 29 destiné à former un réservoir. La plaque de basse pression 23 est de dimensions identiques à celles de la plaque haute pression 22. Le creux 29 couvre une large partie de la surface de la plaque. Le creux 29 peut être réalisé par estampage de la plaque de basse pression 23.

La plaque de basse pression 23 présente en outre un premier trou 30 et un deuxième trou 31 destinés à laisser passer du fluide réfrigérant à basse pression. Les trous 30 et 31 présentent ici un contour circulaire et sont disposés chacun dans un coin de la plaque de basse pression 23, les deux coins étant disposés dans un même premier côté Cl de la plaque par rapport à un axe longitudinal A de la plaque de basse pression 23. Les trous 30 et 31 coopèrent avec le creux 29 pour la circulation du fluide réfrigérant, comme décrit ultérieurement.

La plaque de basse pression 23' comprend également un troisième trou 32 et un quatrième trou 33 destinés à laisser passer du fluide réfrigérant à haute pression. Les trous 32 et 33 présentent un contour circulaire et sont disposés chacun dans un coin de la plaque de basse pression 23, les deux coins étant disposés dans un même deuxième côté C2 de la plaque par rapport à un axe longitudinal A de la plaque de basse pression 23. Les trous 32 et 33 se situent donc dans un côté différent de la plaque que le côté comprenant les trous 30 et 31. Les trous 32 et 33 sont laissés libre par le creux 29, c'est-à-dire qu'ils ne coopèrent pas avec le creux 29 pour la circulation du fluide réfrigérant.

Lorsqu'une plaque de basse pression 23 est empilée sur une plaque de haute pression 22, la surface de la plaque de basse pression 23 vient couvrir, et donc fermer, le creux 24 de la plaque de haute pression 22 de manière à former un réservoir apte à recevoir du fluide réfrigérant à haute pression. Le creux de la plaque de haute pression avec la plaque de basse pression délimite un espace constituant un circuit de passage du fluide réfrigérant.

De même, lorsqu'une plaque de haute pression 22 est empilée sur une plaque de basse pression 23, la surface de la plaque de haute pression 22 vient couvrir le creux 29 de la plaque de basse pression 23 de manière à former un réservoir apte à recevoir du fluide réfrigérant à basse pression.

Le premier trou 30 de la plaque de basse pression 23 est disposé de telle manière que, lorsque la plaque de basse pression 23 est empilée sur la plaque de haute pression, le premier trou 30 de la plaque de basse pression 23 vient coïncider avec le premier trou 25 de la plaque de haute pression 22. De même, le deuxième trou 31 vient coïncider avec le deuxième trou 26, le troisième trou 32 vient coïncider avec le troisième trou 27 et le quatrième trou 33 vient coïncider avec le quatrième trou 28.

Ainsi, l'ensemble des premier trous 25, 30 forment un premier conduit 34, l'ensemble des deuxièmes trous 26, 31 forment un deuxième conduit 35, l'ensemble des troisièmes trous 27, 32 forment un troisième conduit 36 et l'ensemble des quatrièmes trous 28, 33 forment un quatrième conduit 37.

Dans une telle configuration, l'échangeur de chaleur interne 4 permet d'assurer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant dans les réservoirs 24 et le fluide réfrigérant à basse pression dans les réservoirs 29.

Sur la figure 3, l'empilement se termine d'un côté par une première plaque d'extrémité 38 qui se présente sous la forme d'un plaque métallique rectangulaire de dimensions identiques à celles des plaques de haute pression 22 ou de basse pression 23. La première plaque d'extrémité 38 comprend un creux 39 recouvert par une plaque de basse pression 23 et un premier trou 40 venant en coïncidence avec le premier trou 30 de la plaque de basse pression 23 et un deuxième trou 41 venant en coïncidence avec le deuxième trou 31 de la plaque de basse pression 23. Le premier trou 40 ne coopère pas avec le creux 39. Puisque cette première plaque d'extrémité 38 ne comprend que deux trous 40 et 41, elle obture le deuxième conduit 35 et le quatrième conduit 37.

De l'autre côté, l'empilement se termine par une deuxième plaque d'extrémité 42 présentant des trous coïncidant avec les trous 26 et 28 d'une plaque de haute pression 22. Ces trous constituent l'entrée 43 et la sortie 44 du module d'échange de chaleur 8. La deuxième plaque d'extrémité 42 obture le premier conduit 34 et le troisième conduit 36. Un autre trou 47, venant en coïncidence avec les trous 27, 32 des plaques de haute pression 22 et de basse pression 23, est formé sur la deuxième plaque extrémité 42. Ce trou 47 est aligné avec les trous 27, 32 et forme une ouverture du troisième conduit 36 vers l'extérieur du module d'échange de chaleur 8. L'utilité de ce trou 47 sera décrite ultérieurement.

Le parcours du fluide réfrigérant dans l'échangeur de chaleur interne 4 est le suivant. Le fluide réfrigérant à haute pression entre à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne 4 par l'entrée 43. Tout en parcourant le quatrième conduit 37 jusqu'à atteindre la première plaque d'extrémité 38, le fluide réfrigérant traverse chaque réservoir 24 pour arriver dans le troisième conduit 36. Ce dernier 36 aboutit à l'orifice d'entrée 15 de l'évaporateur 6.

Lorsque le fluide réfrigérant sort de l'évaporateur 6 par l'intermédiaire de son orifice de sortie 17, il parcoure le premier conduit 34 jusqu'à atteindre la deuxième plaque d'extrémité 42. Chaque réservoir 29 permet au fluide réfrigérant d'être acheminé jusqu'au deuxième conduit 35 pour sortir de l'échangeur interne de chaleur 4 par l'intermédiaire de la sortie 44.

Le fluide réfrigérant pénétrant à l'intérieur de l'évaporateur 6 au niveau de son orifice d'entrée 15 doit être à basse pression. Or, le troisième conduit 36 transporte du fluide réfrigérant à haute pression.

Afin de permettre au fluide réfrigérant d'être détendu tout en conservant un encombrement minimal du module d'échange de chaleur 8, un. dispositif de détente 5 est localisé dans un logement de réception 9. Ce logement de réception 9 est formé par le troisième conduit 36. Ainsi, le logement ne constitue pas un espace supplémentaire alloué au dispositif de détente 5 qui augmenterait les dimensions du module d'échange de chaleur 8. Le logement de réception 9 est donc formé par l'ensemble des trous 27, 32 des plaques 22, 23 de l'échangeur de chaleur interne 4 et du trou 47 de la deuxième plaque d'extrémité 42.

Ce logement est intégralement localisé dans l'échangeur de chaleur interne 4. L'encombrement général du module d'échange de chaleur 8 étant dicté par les dimensions de l'évaporateur 6, le fait que le dispositif de détente puisse être logé à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne 4 permet de dimensionner ce dernier 4 selon les mêmes dimensions que celles de l'évaporateur 6. En effet, si le logement était situé à l'extérieur de l'échangeur de chaleur interne 4, les plaques 22 et 23 le constituant devraient être de dimensions réduites afin que l'encombrement global du logement et de l'échangeur de chaleur interne ne soit pas supérieur à celui de l'évaporateur 6. En conséquence, en utilisant le troisième conduit 36 comme logement de réception, l'échangeur de chaleur interne 4 offre des surfaces d'échange plus étendues entre le fluide réfrigérant à basse pression et le fluide réfrigérant à haute pression, améliorant ainsi l'efficacité de l'échangeur de chaleur interne 4.

L'intégration du dispositif de détente 5 à l'intérieur du logement de réception 9 du module d'échange de chaleur 8 afin de former le dispositif d'échange de chaleur 10 se fait par l'intermédiaire du trou 47 de la deuxième plaque d'extrémité 42. En effet, lorsque les plaques sont accolées les unes aux autres, le trou 47 de la deuxième plaque d'extrémité 42 donne accès au logement de réception 9. ainsi, une fois que le module d'échange de chaleur 8 est formé, le dispositif de détente 5 est introduit à l'intérieur du logement de réception 9 via le trou 47 de la deuxième plaque d'extrémité 42.

Le logement 9 est donc défini par un alignement de trous 27, 32, 47. Ce logement 9 est délimité par l'orifice d'entrée 15 de l'évaporateur 6 et par la deuxième plaque d'extrémité 42. L'orifice d'entrée 15 forme un moyen de fixation 45 du dispositif de détente 5. A cet égard, lorsque le dispositif de détente 5 est à l'intérieur du module d'échange de chaleur 8, il ne doit pas se déplacer à l'intérieur du logement 9. Le moyen de fixation 45 comprend un filetage susceptible de coopérer avec un taraudage disposé sur dispositif de détente 5. Selon une variante, le moyen de fixation 45 comprend un taraudage susceptible de coopérer avec un filetage disposé sur le dispositif de détente 5. En variante, le moyen de fixation 45 se présente sous la forme d'une patte flexible munie d'un ergot coopérant avec une encoche.

Selon ce mode de réalisation, le dispositif de détente 5 est un orifice tube 5a. On entend par orifice tube un dispositif comprenant un tube de diamètre interne calibré de sorte à ce que le fluide haute pression entrant dans le tube se détende à la sortie de ce tube. Un exemple de réalisation est représenté en figure 3c.

Le dispositif de détente 5 comprend un corps 60 muni d'une tête 61 et d'une queue 62. Le corps 60 est creux et forme une chambre 68 dans laquelle s'engouffre le fluide à haute pression. Un moyen de positionnement 48 est formé par une collerette 70 disposée sur la tête 61 et un bourrelet 71 formé sur la deuxième plaque d'extrémité 42. Un bourrelet identique est disposé sur l'orifice d'entrée 15 de l'évaporateur 6 pour coopérer avec la queue du dispositif de détente 5 et ainsi former un autre moyen de positionnement 48. Ces deux moyens de positionnement 48 assurent l'introduction du dispositif de détente 5 dans le module d'échange de chaleur 8 jusqu'à une position voulue. Les moyens de positionnement sont associés à des joints toriques 46 pour assurer une étanchéité entre le logement de réception 9 et le dispositif de détente 5.

La queue 62 comprend le filetage coopérant avec le taraudage pour constituer le moyen de fixation 45 du dispositif de détente 5. En variante, le filetage est situé sur la tête 61.

La tête 61 du dispositif de détente 5 est conformée pour former un bouchon du trou 47 de la deuxième plaque d'extrémité 42. Ainsi, lorsque le dispositif de détente 5 est introduit à l'intérieur du logement de réception 9 et fixé à l'intérieur de celui-ci, la tête 61 ferme complètement le trou 47. Le dispositif d'échange de chaleur 10 ainsi formé est totalement prêt à l'emploi. L'existence du trou 47 de la deuxième plaque d'extrémité 42 permet de simplifier le procédé de fabrication du dispositif d'échange de chaleur 11. En effet, il suffit de former le module d'échange de chaleur 8 par brasage de toutes les plaques formant l'échangeur de chaleur interne 4 sur l'évaporateur 6 puis d'insérer le dispositif de détente 5 dans le logement de réception 9. Aucune étape supplémentaire n'est nécessaire puisque le dispositif de détente 5 obture lui-même totalement le trou 47 par lequel il a été introduit dans le module d'échange de chaleur 8.

Le dispositif de détente 5 étant selon ce mode de réalisation un orifice tube 5a, sa queue 62 comprend un tube 72 assurant la détente du fluide à haute pression. Le tube est en communication de fluide d'un côté avec la chambre 68 alimentant le tube 72 en fluide à haute pression et de l'autre côté avec l'orifice d'entrée 15 pour délivrer à l'intérieur de l'évaporateur 6 du fluide à basse pression.

La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation d'un module d'échange de chaleur 8'. La figure 6 illustre l'échangeur de chaleur interne 4' selon ce deuxième mode de réalisation. Pour les éléments communs aux deux modes de réalisation, les mêmes références seront utilisées.

Le module d'échange de chaleur 8' selon le deuxième mode de réalisation 15 comprend l'évaporateur 6 et un échangeur de chaleur 4'. L'échangeur de chaleur interne 4' diffère de l'échangeur de chaleur interne 4 du fait que le module d'échange de chaleur 8' est apte à loger un dispositif de détente du type détendeur thermostatique 5b.

20 On entend par détendeur thermostatique un dispositif comprenant un corps muni d'une chambre dans lequel arrive le fluide en haute pression et un pointeau faisant varier la section de passage de la sortie de la chambre, le pointeau étant pourvu d'un ressort et d'un bulbe en contact avec le fluide basse pression.

25 L'échangeur de chaleur interne 4' comprend une première 50 et une deuxième section 51. La première section 50 correspond à l'échangeur de chaleur interne 4 selon le premier mode de réalisation à l'exception près que la deuxième plaque d'extrémité 30 42 est remplacée par une plaque de séparation 52. Cette plaque de séparation 52 se présente sous la forme d'une plaque métallique rectangulaire de dimensions identiques à celles des plaques de haute pression 22 ou de basse pression 23. La plaque de séparation 52 comprend trois trous 53 disposés de telle manière que les10 deuxième 35, troisième 36 et quatrième 37 conduits sont ouverts en direction de la deuxième section 51.

La deuxième section 51 comporte un empilement de plaques de haute pression 22' et de basse pression 23'. Une plaque de terminaison 53 et la plaque de séparation 52 délimite la deuxième section 51. la plaque de haute pression 22' de la deuxième section 51 diffère de la plaque de haute pression 22 de la première section 50 uniquement du point de vue de la coopération des trous avec le creux 24'. Ainsi, comme illustré en figure 4a, la plaque de haute pression 22' comprend quatre trous 25', 26', 27' et 28' disposés de manière identique aux trous 25, 26, 27 et 28. A la différence de la plaque haute pression 22, les trous coopérant avec le creux 24' de la plaque de haute pression 22' sont les trous 26' et 27'. Ce sont les trous centralement opposés l'un par rapport à l'autre au regard du centre O de la plaque 22'. De même, pour la plaque de basse pression 23' de la deuxième section 51, ce sont les trous 30' et 33' qui coopèrent avec le creux 29'. Ces trous sont opposés l'un par rapport à l'autre au regard du centre O de la plaque de basse pression 23'.

Ce faisant, lorsque toutes les plaques sont empilées les unes aux autres pour former l'échangeur de chaleur interne 4', il en résulte que ce dernier 4' comprend cinq conduits. Le deuxième 35, le troisième 36 et le quatrième 37 conduits parcourent chacun entièrement la première 50 et la deuxième section 51. Le premier conduit 34 est obturé par la plaque de séparation 52. Un cinquième conduit 54 est formé par l'alignement des trous 25' et 30' entre la plaque de séparation 52 et la plaque de terminaison 53.

Dans ce mode de réalisation, le logement de réception 9 est formé par la portion du troisième conduit 36 appartenant à la première section 50.

En figure 4c est représenté le dispositif de détente 5 à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne 4' selon le deuxième mode de réalisation. Ici, le dispositif d détente 5 est un détendeur thermostatique 5b comprend un corps 60 muni d'une tête 61 et d'une queue 62. La tête 61 du corps 60 comprend un bulbe 63 et un ressort 64. Ce bulbe 63 et ce ressort 64 sont fixés à une extrémité d'un pointeau 65. La queue 62 comprend une sortie de fluide 66 dont la section est variable selon la position de l'autre extrémité du pointeau 65. La position du pointeau 65 est contrôlée par le bulbe 63 qui réagit aux écarts de pression et de température du fluide basse pression avec lequel il est en contact. Plus précisément, le détendeur thermostatique 5b permet de contrôler la surchauffe. Le fluide à haute pression pénètre dans le corps 60 via une fenêtre 67 donnant accès à une chambre 68 relié à la sortie de fluide 66.

Lorsque le dispositif de détente 5 est logé à l'intérieur du logement de réception 9, la queue 62, comportant un filetage ou un taraudage, coopère avec le moyen de fixation 45 de l'orifice d'entrée 15 pour maintenir le détendeur thermostatique en position. Un joint torique 46 vient assurer l'étanchéité. Quant à la tête 61, elle coopère avec la plaque de séparation 52 pour obturer complètement le troisième conduit 36. De la sorte, le troisième conduit 36 se divise en un premier canal 69 s'étendant à l'intérieur de la première section 50 et un deuxième canal 70 s'étendant à l'intérieur de la deuxième section 51. Le premier canal 69 et le deuxième canal 70 ainsi formés sont distincts et ne sont pas reliés fluidiquement l'un à l'autre.

Le parcours du fluide réfrigérant dans l'échangeur de chaleur interne 4' est le suivant.

Le fluide réfrigérant à haute pression pénètre à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne 4' par l'entrée 43 et parcoure le cinquième conduit 54. En traversant les réservoirs 24', il atteint le quatrième conduit 37. Le fluide réfrigérant à haute pression chemine le long du quatrième conduit 37 et passe de la première section 50 à la deuxième section 51 en traversant la paroi de séparation 52. Ensuite, il atteint le premier canal 69 par l'intermédiaire des réservoirs 24 et pénètre à l'intérieur du de la chambre 68 du détendeur thermostatique 5b via la fenêtre 67. Si le pointeau 65 n'obture pas complètement la sortie 66, le fluide réfrigérant à haute pression est détendu en traversant cette sortie 66 pour atteindre l'évaporateur 6 au niveau de son orifice d'entrée 15. Le fluide réfrigérant à basse pression pénètre dans l'échangeur de chaleur interne 4' via l'orifice de sortie 17. Il parcoure le premier conduit 34 jusqu'à atteindre la plaque de séparation 52 et arrive au deuxième conduit 36 via les réservoirs 24. Cheminant dans le deuxième conduit 36, le fluide réfrigérant à basse pression franchit la plaque de séparation et atteint la deuxième section 51. II arrive à l'intérieur du deuxième canal 70 et sort de l'échangeur de chaleur interne 4' via la sorti 44.

Lorsque le fluide réfrigérant à basse pression pénètre à l'intérieur du deuxième canal 70, il est en contact avec la tête 61, et plus précisément avec le bulbe 63 du détendeur thermostatique 5b. Ainsi, selon la pression et la température du fluide réfrigérant au contact du bulbe 63, la position du pointeau 65 varie, ceci régulant la détente du fluide réfrigérant à haute pression passant par la queue 62 du détendeur thermostatique 5b.

On comprend alors la disposition particulière des conduits et des canaux dans la première 50 et la deuxième section 51 permet d'avoir un canal (premier canal 69) acheminant du fluide réfrigérant à haute pression aligné avec un canal (deuxième canal 70) acheminant du fluide réfrigérant à basse pression. En effet, un détendeur thermostatique 5b nécessitant d'être au contact à la fois du fluide réfrigérant à haute pression et du fluide réfrigérant à basse pression, l'agencement des conduits peut engendré une perte de compacité du dispositif d'échange de chaleur. Selon l'invention, l'association des plaques de la première section, de la plaque de séparation et des plaques de la deuxième section implique un agencement des conduits qui assure l'utilisation d'un détendeur thermostatique 5b dans le dispositif d'échange de chaleur interne 4' sans induire une réduction des dimensions de l'échangeur interne de chaleur 4' ou d'inclure dans le dispositif d'échange de chaleur un support supplémentaire pour le détendeur thermostatique. Cette disposition particulière améliore la réduction de l'encombrement du dispositif d'échange de chaleur 10 intégrant un détendeur thermostatique 5b.

Un autre avantage due à la disposition particulière du module d'échange de chaleur 8 comprenant l'échangeur de chaleur interne 4' est le fait de pouvoir le fabriquer entièrement ledit module puis d'insérer le dispositif de détente 5 via la sortie 44 et de le fixer. A cet égard, la fabrication du dispositif d'échange de chaleur 10 est facilitée puisque l'ouverture par laquelle est insérée le dispositif de détente 5 est la sortie 44 du module connectée au. compresseur 2.

Selon une variante de ce deuxième mode de réalisation, le détendeur thermostatique 5b est remplacé par l'orifice tube 5a du premier mode de réalisation. L'orifice tube étant moins coûteux qu'un détendeur thermostatique mais offrant des performances inférieures à celles du détendeur thermostatique, il est avantageux de pouvoir utiliser deux types de dispositif de détente avec une même structure du module d'échange de chaleur comprenant deux sections. Ainsi, selon les demandes des constructeurs automobiles, seul le type de dispositif de détente utilisé change, ceci impliquant une standardisation du module d'échange de chaleur employé et une réduction des coûts.

Le procédé de fabrication du dispositif d'échange de chaleur 10 est le suivant. En premier lieu, l'évaporateur déjà formé est accolé aux plaques formant l'échangeur de chaleur interne, elles-mêmes accolées les unes aux autres. L'évaporateur et les plaques sont ensuite brasés dans un four pour former le module d'échange de chaleur 8. Par l'action du brasage, le module d'échange de chaleur est unitaire, c'est-à-dire indissociable. On comprend de ce qui précède que l'empilement des plaques forme à la fois l'échangeur de chaleur interne et le logement de réception 9. Ensuite, un dispositif de détente 5 est introduit à l'intérieur du logement de réception 9 et fixé au module d'échange de chaleur 8. Le dispositif d'échange de chaleur 10 est alors formé.

Ci-dessous est décrit des caractéristiques supplémentaires applicables à tous les modes de réalisation précédemment décrits.

Les plaques de haute pression 22 et de basse pression 23 comprennent des moyens de turbulence 80. Ces moyens de turbulence améliorent l'échange de chaleur entre le fluide à haute pression et celui à basse pression à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne en créant des turbulences dans le flux du fluide réfrigérant. Ces moyens de turbulence comprennent par exemple des nervures ou des plots formés dans le creux 24, 29.

Des emboutissages 81 sont localisés en périphérie des trous ne coopérant pas avec le creux d'une plaque. Par exemple, sur une plaque de haute pression 22 du premier mode de réalisation, les trous 25 et 26 sont entourés chacun par une nervure qui assure une étanchéité de ces trous vis-à-vis du creux 24.

Selon une variante des modes de réalisation présentés, le moyen de fixation 45 et le moyen de positionnement 48 disposé sur l'orifice d'entrée 15 de l'évaporateur peuvent être disposé sur la première plaque d'extrémité 38, sur la deuxième plaque d'extrémité 42, sur la plaque de séparation 52 ou sur la première plaque d'extrémité 38 avec au moins une plaque de haute pression et une plaque de basse pression.

Selon une variante des modes de réalisation présentés, le dispositif de détente est en partie logé à l'intérieur de l'évaporateur 6. Dans ce cas, le moyen de fixation 45 et le moyen de positionnement 48 sont localisé sur le corps 60 du dispositif de détente 5. On entend par en partie logé le fait que la queue 62 du dispositif de détente se situe à l'intérieur de l'évaporateur 6.

Chaque plaque est rectangulaire et de centre O. Toutes les plaques formant l'échangeur de chaleur interne 4 sont de dimension identique. En outre, toutes les plaques 19 la même dimension que la face de contact 18 de l'évaporateur 6. Selon une variante de réalisation, les trous d'une plaque ont un contour carré ou rectangulaire.

On entend par plaque de basse pression une plaque assurant la circulation du fluide d'une extrémité à une autre de la plaque, le fluide étant à basse pression. De même, on entend par plaque à haute pression une plaque assurant la circulation du fluide d'une extrémité à une autre de la plaque, le fluide étant à haute pression. Bien entendu, à la lumière de la description de l'échangeur de chaleur interne selon l'invention, on comprend que toutes les plaques fromant cet échangeur doivent résister aux valeurs de haute pression du fluide. Ainsi, une plaque de basse pression assurant la circulation du fluide en basse pression doit résister à la haute pression du fluide puisqu'elle recouvre une plaque de haute pression.

Les tubes 11 de l'évaporateur peuvent être formées par extrusion. En outre, l'évaporateur 6 peut être de tout type. Par exemple, l'évaporateur 6 comporte deux boîtes collectrices 13 situés de manière opposées l'une à l'autre et localisées aux extrémités de l'évaporateur. Dans ce cas, la structure des plaques formant l'échangeur de chaleur interne est adaptée. Selon un autre exemple, la ou les boites collectrices de l'évaporateur 6 sont formés par l'empilement des plaques extrudées ou embouties. Selon un autre exemple, l'évaporateur est à 4 ou 8 passes.

Claims (18)

Revendications
1. : 1.- Module d'échange de chaleur (8) pour circuit de climatisation fonctionnant avec un fluide réfrigérant, comprenant un évaporateur (6), un échangeur de chaleur interne (4, 4') et un logement de réception (9) pour un dispositif de détente (5), caractérisé en ce que l'évaporateur (6), l'échangeur de chaleur interne (4, 4') et le logement de réception (9) forment un ensemble unitaire et en ce que le logement de réception (9) est logé intégralement à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne (4, 4').
2. 2.- Module d'échange de chaleur (8) selon la revendication 1, dans lequel l'échangeur de chaleur interne (4, 4') comprend une pluralité de plaques (22, 23, 38, 42, 52, 53) accolées munie chacune d'au moins un trou (27, 32, 47), la pluralité de trous (27, 32, 47) formant le logement de réception (9) pour le dispositif de détente (5).
3. 3.- Module d'échange de chaleur (8) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une première extrémité du logement de réception (9) est formée par l'orifice d'entrée (15) de l'évaporateur (6).
4. 4.- Module d'échange de chaleur (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la première extrémité du logement comporte un moyen de positionnement (48) du dispositif de détente (5). 25
5. 5.- Module d'échange de chaleur (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le logement de réception (9) est parcouru par le fluide réfrigérant.
6. 6.- Module d'échange de chaleur (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel un moyen de fixation (45) maintient à demeure le dispositif de détente 30 (5) à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne (4, 4').
7. 7.- Module d'échange de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'échangeur de chaleur interne (4') comprend une première (50) et une 2220deuxième (51) section, la première section (50) étant séparée de la deuxième section (51) par une plaque de séparation (52).
8. 8.- Module d'échange de chaleur (8) selon la revendication 7, dans lequel le 5 logement de réception (9) est accessible par la sortie (44) du module d'échange de chaleur (8).
9. 9.- Module d'échange de chaleur (8) selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, dans lequel le logement de réception (9) est une portion d'un conduit (36) 10 s'étendant à l'intérieur de la première (50) et de la deuxième (51) section.
10. 10.- Dispositif d'échange de chaleur (10) comprenant un module d'échange de chaleur (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le dispositif de détente (5) est localisé dans le logement de réception (9).
11. 11.- Dispositif d'échange de chaleur (10) selon la revendication 10, dans lequel un premier canal (69) et un deuxième canal (70) distincts l'un de l'autre sont formés par le dispositif de détente (5) et d'un conduit (36). 20
12. 12.- Dispositif d'échange de chaleur (10) selon la revendication 11, dans lequel le premier canal (69) s'étend à l'intérieur de la première section (50) et le deuxième canal (70) s'étend à l'intérieur de la deuxième section (51).
13. 13.- Dispositif d'échange de chaleur (10) selon la revendication 12, dans lequel le 25 premier canal (69) est aligné avec le deuxième canal (70).
14. 14.- Dispositif d'échange de chaleur selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel le dispositif de détente (5) comprend une tête coopérant avec la plaque de séparation (52) pour former le premier (69) et le deuxième (70) canal.
15. 15.- Dispositif d'échange de chaleur (10) selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel le dispositif de détente (5) est un orifice tube (5a). 15 30
16. 16.- Dispositif d'échange de chaleur (10) selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel le dispositif de détente (5) est un détendeur thermostatique (5b).
17. 17.- Procédé de fabrication du dispositif d'échange de chaleur selon les revendications 11 à 16 comprenant les étapes successives suivantes : a) formation d'un module (8) selon les revendications 7 à 9 comprenant l'évaporateur (6) et l'échangeur de chaleur interne (4, 4') par brasage. b) introduction du dispositif de détente (5) à l'intérieur de l'échangeur-de chaleur interne (4, 4').
18. 18.- Procédé de fabrication du dispositif d'échange de chaleur selon la revendication 17, dans lequel une étape c), succède à l'étape b) et comprend la fixation du dispositif de détente (5) à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne (4, 4').