FR2962205A1

FR2962205A1 - Boitier collecteur d'un echangeur de chaleur conduisant un fluide caloporteur et comprenant un faisceau d'echange d'un fluide refrigerant

Info

Publication number: FR2962205A1
Application number: FR1002786A
Authority: FR
Inventors: Pelsemaeker Georges De
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-06
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: FR2962205B1

Abstract

Un boîtier collecteur (3A, 3B) d'un échangeur de chaleur (1) d'un véhicule automobile, l'échangeur (1) étant agencé pour conduire un fluide caloporteur (F2) et pour échanger de la chaleur avec un flux d'air (F3), le boîtier (3A, 3B) définissant un volume dans lequel le fluide caloporteur (F2) est destiné à déboucher, le boîtier (3A, 3B) comprenant en outre un faisceau (5) d'échange d'un fluide réfrigérant (F1) monté dans ledit volume du boîtier (3A, 3B) de manière à permettre le refroidissement du fluide réfrigérant (F1) par le fluide caloporteur (F2).

Description

BOITIER COLLECTEUR D'UN ECHANGEUR DE CHALEUR CONDUISANT UN FLUIDE CALOPORTEUR ET COMPRENANT UN FAISCEAU D'ECHANGE D'UN FLUIDE REFRIGERANT

L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles. La présente invention concerne un boîtier collecteur d'échangeur de chaleur connu de l'homme du métier sous la désignation « boîte à eau ».

On connaît aujourd'hui des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles constitués par un faisceau de tubes disposés parallèlement sur une ou plusieurs rangées, ces tubes étant destinés à 10 la circulation à travers l'échangeur d'un fluide caloporteur, tel que de l'eau additionnée de glycol dans le cas des radiateurs de refroidissement de moteurs. L'eau en refroidissant les organes du moteur s'échauffe et doit à son tour être refroidie. C'est le rôle du radiateur d'assurer cette fonction. A cet effet, l'eau à refroidir est mise en circulation dans les tubes du radiateur et se refroidit par échange thermique avec de l'air frais. 15 Le fluide caloporteur est introduit dans les tubes de circulation par l'intermédiaire d'un boîtier collecteur placé à l'entrée du faisceau de tubes de l'échangeur de chaleur et muni d'une tubulure d'arrivée du fluide. Un boîtier collecteur du même type est installé à la sortie du faisceau pour recueillir le fluide ayant traversé les tubes et l'évacuer à l'extérieur à travers une tubulure de sortie. 20 De manière habituelle, le boîtier collecteur de fluide est constitué de deux parties, à savoir un couvercle et une plaque collectrice. La plaque collectrice est une pièce en contact avec le faisceau de tubes et porte des orifices destinés à recevoir l'extrémité des tubes débouchant dans le boîtier collecteur. Dans la majorité des échangeurs, le couvercle se présente sous la forme d'une goulotte 25 en forme de U, c'est-à-dire d'un parallélépipède ayant une face ouverte, la plaque collectrice venant fermer le U soit par sertissage, soit par brasage dans le cas où le couvercle est en métal, comme la plaque collectrice elle-même. Ainsi, le couvercle définit avec la plaque collectrice un volume de fluide en circulation à l'entrée comme à la sortie de l'échangeur.

30 Par ailleurs, on connaît également des circuits de climatisation pour véhicule automobiles comprenant un compresseur de fluide réfrigérant, qui peut être par exemple du dioxyde de carbone CO2 supercritique ou le réfrigérant fluoré connu sous la référence R134a ou encore le fluide référencé 1234YF. En aval du compresseur, le fluide réfrigérant sous pression traverse un échangeur de chaleur appelé « refroidisseur de gaz » (« Gas Cooler ») pour le dioxyde de carbone 35 ou « condenseur » pour le R134a car, dans ce cas, le réfrigérant initialement en phase gazeuse sort du condenseur en phase liquide. Pour simplifier le vocabulaire, on utilisera dans la suite le seul terme de « condenseur » pour désigner ce type d'échangeur de chaleur.

Le fluide réfrigérant est ensuite conduit vers un détendeur ou un orifice calibré avant de pénétrer 40 dans un évaporateur où se produit alors l'échange de chaleur entre le fluide réfrigérant refroidi et de l'air pulsé en direction de l'habitacle du véhicule. Le fluide réfrigérant, réchauffé en sortie de l'évaporateur, est finalement retourné au compresseur pour effectuer un nouveau cycle thermique.

Le fluide caloporteur d'échange de chaleur avec le fluide réfrigérant dans le condenseur peut être de l'air extérieur. Dans ce cas, le condenseur est placé en face avant du véhicule de manière à être traversé par un flux d'air ambiant produit par le déplacement du véhicule ou par un ventilateur. On parle alors de condenseur à air.

Pour différentes raisons, notamment d'encombrement de la face avant du véhicule liées en particulier au problème de la sécurité des piétons, il est avantageux de ne plus employer de condenseur à air. Dans cette configuration, le fluide caloporteur est de l'eau additionnée d'un antigel, glycol par exemple, circulant dans un circuit basse température à l'aide d'une pompe électrique entre le condenseur et un échangeur de chaleur eau/air extérieur. On parle alors de condenseur à eau.

Le circuit de climatisation et le circuit d'échange avec l'air extérieur occupent un volume important sous le capot d'un véhicule automobile. Un des buts de l'invention est de limiter leur encombrement tout en conservant des performances de refroidissement et d'échange optimales.

A cet effet, l'invention concerne un boîtier collecteur d'un échangeur de chaleur d'un véhicule automobile, l'échangeur étant agencé pour conduire un fluide caloporteur et pour échanger de la chaleur avec un flux d'air, le boîtier définissant un volume dans lequel le fluide caloporteur est destiné à déboucher, le boîtier comprenant en outre un faisceau d'échange d'un fluide réfrigérant monté dans ledit volume du boîtier de manière à permettre le refroidissement du fluide réfrigérant par le fluide caloporteur.

Grâce à l'invention, le condenseur est avantageusement intégré à l'échangeur de chaleur, le boîtier collecteur remplissant avantageusement la fonction de carter de condenseur pour guider le fluide caloporteur. Les circuits de climatisation et d'échange sont avantageusement fusionnés au sein d'une même unité ce qui limite l'encombrement tout en conservant des performances optimales.

Dans le cas d'un échangeur se présentant sous la forme d'un radiateur et d'un condenseur à eau, le condenseur à eau est monté dans la face avant du véhicule, à la manière d'un condenseur à air, sans pour autant augmenter l'encombrement en face avant. Un autre avantage de la solution conforme à l'invention est qu'elle permet de garder des topologies de circuit de climatisation relativement proches de celles avec condenseur à air de l'état de la technique. On évite ainsi d'avoir à concevoir une architecture entièrement nouvelle pour l'utilisation d'un condenseur à eau.

De préférence, le boîtier collecteur comportant un couvercle de section en U, le faisceau d'échange de fluide réfrigérant est monté solidaire d'une première branche du U. Ainsi, le faisceau d'échange de fluide réfrigérant forme un ensemble structural avec le couvercle. Le couvercle ainsi obtenu peut être assemblé de manière conventionnelle pour former l'échangeur de chaleur.

De préférence encore, le faisceau d'échange de fluide réfrigérant est monté à distance de la deuxième branche du U de manière à ménager un espace de circulation du fluide caloporteur entre la deuxième branche du U et le faisceau d'échange de fluide réfrigérant. Ainsi, le fluide caloporteur peut circuler dans le faisceau et autour du faisceau de manière à favoriser le transfert de chaleur par conduction thermique.

10 Selon un aspect de l'invention, le faisceau d'échange de fluide réfrigérant comporte une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie de fluide réfrigérant s'étendant extérieurement audit couvercle. Le fluide réfrigérant est avantageusement introduit et évacué via le couvercle ce qui permet de former un circuit de climatisation en se connectant auxdites tubulure d'entrée et de sortie de fluide réfrigérant qui sont accessibles. 15 De préférence, au moins une desdites tubulures comporte une portion filetée. De préférençe encore, un écrou de fixation solidarise ladite tubulure audit couvercle. La portion filetée peut remplir avantageusement une fonction de solidarisation étanche du faisceau d'échange de fluide réfrigérant au couvercle et permettre la connexion au circuit de climatisation. Selon un aspect de l'invention, le boîtier collecteur comporte une canalisation de fluide caloporteur débouchant dans ledit volume. Le fluide caloporteur peut ainsi être introduit/évacué du boîtier collecteur avant/après échange avec le faisceau de fluide réfrigérant.

25 L'invention concerne en outre un échangeur de chaleur comprenant un faisceau d'échange de fluide caloporteur avec le flux d'air, un boîtier collecteur d'entrée agencé pour distribuer le fluide caloporteur dans ledit faisceau d'échange de fluide caloporteur et un boîtier collecteur de sortie agencé pour collecter le fluide caloporteur issu dudit faisceau d'échange de fluide caloporteur, ledit boîtier collecteur de sortie étant un boîtier collecteur tel que présenté précédemment. 30 Un échangeur selon l'invention permet avantageusement de refroidir le fluide réfrigérant avec un fluide caloporteur qui a été refroidi par l'échangeur. Cela améliore de manière avantageuse les performances d'échange du faisceau de fluide réfrigérant

35 De préférence, le faisceau d'échange de fluide caloporteur s'étend orthogonalement au faisceau d'échange de fluide réfrigérant. Les performances d'échange du faisceau de fluide réfrigérant sont avantageusement optimisées du fait de la circulation croisée des deux fluides.

De préférence, le faisceau d'échange de fluide caloporteur comportant une pluralité de tubes de 40 circulation de fluide caloporteur, le faisceau d'échange de fluide réfrigérant s'étend en regard de 20 l'embouchure des tubes du faisceau d'échange de fluide caloporteur. La vitesse de circulation du fluide caloporteur est alors élevée lorsqu'il circule dans le faisceau réfrigérant ce qui améliore le transfert de chaleur par conduction thermique.

De préférence encore, le faisceau d'échange de fluide caloporteur comportant une pluralité de tubes de circulation de fluide caloporteur et le faisceau d'échange de fluide réfrigérant comportant une pluralité de tubes de circulation de fluide réfrigérant, le boîtier collecteur comportant un couvercle fermé par une plaque collectrice, la plaque collectrice comporte des orifice oblongs de passages des tubes de circulation de fluide caloporteur, les tubes de circulation de fluide réfrigérant sont empilés dans la direction selon laquelle s'étendent les orifices oblongs, notamment en plusieurs rangs.

De manière très avantageuse, un flux de fluide caloporteur élémentaire conduit par un tube de circulation de fluide caloporteur entre en contact avec plusieurs tubes de circulation de fluide réfrigérant ce qui permet d'obtenir un refroidissement homogène.

De préférence encore, les tubes de circulation de fluide réfrigérant sont répartis en plusieurs rangs placés parallèlement les uns derrière les autres selon la direction d'écoulement du fluide caloporteur dans les tubes de circulation de fluide caloporteur.

Dans la description détaillée qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue simplifiée en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention ; la figure 2 est une vue schématique en coupe de l'échangeur de chaleur de la figure 1 ; la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale de côté du boîtier collecteur de sortie de l'échangeur de chaleur de la figure 1 fermé par une plaque collectrice et dans lequel est monté un faisceau réfrigérant ; la figure 4 est une vue schématique de face de la plaque collectrice du boîtier collecteur de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue schématique de face du boîtier collecteur de sortie ; - la figure 6 est une vue schématique de la circulation du fluide réfrigérant ; - la figure 7 est une vue éclatée du faisceau réfrigérant - la figure 8A est une vue en perspective de l'étape d'introduction du faisceau réfrigérant dans le boîtier collecteur de sortie ; la figure 8B est une vue en perspective de l'étape de positionnement du faisceau réfrigérant dans le boîtier collecteur de sortie; et - la figure 8C est une vue en perspective de l'étape de solidarisation du faisceau réfrigérant au boîtier collecteur de sortie.40 En référence à la figure 1, un échangeur de chaleur 1 comprend un faisceau 2 d'échange de fluide caloporteur F2 avec un flux d'air F3, un boîtier collecteur d'entrée 3A, appelé boîte chaude, agencé pour distribuer le fluide caloporteur à refroidir F2 dans ledit faisceau d'échange de fluide caloporteur 2 et un boîtier collecteur de sortie 3B, appelé boîte froide, agencé pour collecter le fluide caloporteur refroidi F2 issu dudit faisceau d'échange de fluide caloporteur 2.

Dans cette forme de réalisation, le boîtier collecteur de sortie 3B comprend en outre un faisceau 5 d'échange d'un fluide réfrigérant F1 monté dans le volume du boîtier collecteur de sortie 3B de manière à permettre le refroidissement du fluide réfrigérant F1 par le fluide caloporteur refroidi F2. Par la suite, le faisceau 2 d'échange de fluide caloporteur F2 est désigné faisceau caloporteur 2. De même, le faisceau 5 d'échange de fluide réfrigérant F1 est désigné par la suite faisceau réfrigérant 5. 15 Le faisceau caloporteur 2 est constitué par un faisceau de tubes 20 disposés parallèlement sur une ou plusieurs rangées, ces tubes 20 sont destinés à la circulation à travers l'échangeur 1 d'un fluide caloporteur F2, tel que de l'eau additionnée de glycol dans le cas des radiateurs de refroidissement de moteurs. Le fluide caloporteur F2 est introduit dans les tubes de circulation 20 par l'intermédiaire du boîtier collecteur d'entrée 3A placé à l'entrée du faisceau caloporteur 2 et muni 20 d'une tubulure d'arrivée 11 du fluide. Le boîtier collecteur de sortie 3B du même type est installé à la sortie du faisceau 2 pour recueillir le fluide caloporteur F2 ayant traversé les tubes 20 et l'évacuer à l'extérieur à travers une tubulure de sortie 12.

Dans cet exemple, en référence aux figures 1 et 2, le faisceau caloporteur 2 comporte une unique 25 rangée de tubes plats 20, parallèles les uns aux autres, s'étendant longitudinalement selon une direction X. Les tubes 20 sont aplatis de manière à ce que la section transversale d'un tube 20 se présente sous la forme d'une ellipse dont le grand diamètre s'étend selon une direction Z. Autrement dit, les tubes 20 sont aplatis selon la direction Y.

30 Par la suite, les éléments du faisceau caloporteur 2 sont repérés dans un repère orthogonal (X, Y, Z). En référence à la figure 1, les tubes 20 du faisceau caloporteur 2 s'étendent selon un axe longitudinal X. Par la suite, les termes « gauche » et « droite » sont définis par rapport à l'axe longitudinal X qui s'étend de la gauche vers la droite sur la figure 1. Le flux d'air F3 circule orthogonalement aux tubes 20 selon la direction Z. Par la suite, les termes « amont » et « aval » 35 sont définis par rapport à l'axe Z qui s'étend de l'amont vers l'aval sur la figure 1. Ainsi, la forme aplatie des tubes 20 permet de maximiser la surface d'échange entre les tubes 20 et le flux d'air F3 circulant dans la direction Z.

Les tubes 20 du faisceau caloporteur 2 sont empilés verticalement selon l'axe Y. Par la suite, les 40 termes « inférieur » et « supérieur » sont définis par rapport à l'axe Y qui s'étend de la partie inférieure du faisceau caloporteur 5 vers sa partie supérieure sur la figure 1 comme représenté sur 10 la figure 2. Les directions verticale et horizontale sont définies respectivement selon les axes X et Y comme représentés sur la figure 2 illustrant l'échangeur 1 dans une position de montage verticale.

Le faisceau pourra être un faisceau à assemblage brasé, c'est-à-dire un faisceau de tubes et d'intercalaires brasés ensemble. II pourra aussi s'agir d'un faisceau à assemblage mécanique, c'est-à-dire, un faisceau de tubes et d'ailettes assemblés par expansion des tubes contre les ailettes. Les intercalaires ou ailettes servent à augmenter la surface d'échange avec l'air.

En référence maintenant à la figure 3, le boîtier collecteur de sortie 3B est constitué de deux parties, à savoir, un couvercle 7 et une plaque collectrice 6. La description structurelle qui suit s'attache plus particulièrement au boîtier collecteur de sortie 3B mais elle s'applique de manière similaire au boîtier collecteur d'entrée 3A.

La plaque collectrice 6, représentée sur les figures 3 et 4, est une pièce en contact avec le faisceau caloporteur 2 et comporte des orifices 61 destinés à recevoir l'extrémité des tubes 20 débouchant dans le boîtier collecteur de sortie 3B. La plaque collectrice 6 possède une forme sensiblement rectangulaire et s'étend orthogonalement à la direction des tubes 20 du faisceau caloporteur 2. Autrement dit, la plaque collectrice 6 s'étend parallèlement au plan (Y, Z) pour fermer la face ouverte du couvercle 7 comme cela sera détaillé par la suite.

Comme représenté sur la figure 2, une plaque collectrice 6 est montée à chacune des extrémités du faisceau caloporteur 2 de manière à maintenir les tubes 20 débouchant dans les boîtiers collecteurs 3A, 3B.

Dans le cas de radiateur avec plaque collectrice en métal et couvercle en plastique, un joint assurant l'étanchéité entre le couvercle 7 et le faisceau caloporteur 2 est disposé sur la plaque collectrice 6. Pour les faisceaux à assemblage mécanique, le joint pourra faire toute la surface de la plaque collectrice 6, des orifices 61 étant prévus dans le joint pour le passage étanche des tubes 20. En référence à la figure 3, les extrémités des tubes 20 dépassent à l'intérieur du boîtier collecteur 3B. Le dépassement atteint 2 à 3 mm environ pour les faisceaux de tubes à assemblage mécanique. II est sensiblement plus faible pour les faisceaux brasés dans lesquels les tubes sont brasés à la plaque collectrice.

En référence maintenant à la figure 4, les orifices 61 de la plaque collectrice 6 sont oblongs de manière à permettre un montage étanche avec les tubes aplatis 20 du faisceau caloporteur 2.

Le couvercle 7 se présente sous la forme d'une goulotte en forme de U, c'est-à-dire d'un parallélépipède ayant une face ouverte, la plaque collectrice 6 venant fermer le U soit par sertissage. Le couvercle 7 définit avec sa plaque collectrice 6 un volume de fluide en circulation à l'entrée comme à la sortie de l'échangeur 1 qui est communément désigné boîtier collecteur 3A, 3B. En référence aux figures 3 et 5, la goulotte en U, dont le couvercle 7 à la forme, comporte une paroi verticale amont 71, une paroi verticale de fond 72, une paroi verticale aval 73, une paroi horizontale inférieure 74 et une paroi horizontale supérieure 75.

Comme représenté sur la figure 1, le couvercle 7 du boîtier collecteur de sortie 3B comporte une canalisation de fluide caloporteur F2 désignée tubulure 12 qui s'étend selon la direction Z pour permettre l'évacuation du fluide caloporteur F2 en sortie du boîtier collecteur de sortie 3B. La tubulure de sortie 12 est ici ménagée dans la partie supérieure de la paroi verticale aval 73. De manière similaire, le couvercle 7 du boîtier collecteur d'entrée 3A comporte une tubulure 11 qui s'étend selon la direction Z pour permettre l'introduction du fluide caloporteur F2 dans faisceau caloporteur 2. La tubulure d'entrée 11 est ici ménagée dans la partie inférieure du boîtier collecteur d'entrée 3A.

Avant d'aborder plus en détails le montage du faisceau réfrigérant 5 dans le boîtier collecteur de sortie 3B, les composants du faisceau réfrigérant 5 vont être présentés plus en avant.

L'invention va être présentée pour un condenseur à eau tel qu'introduit dans le préambule. Le fluide réfrigérant FI est du dioxyde de carbone CO2 supercritique ou le réfrigérant fluoré connu sous la référence R134a ou encore le fluide référencé 1234YF, le fluide caloporteur F2 étant de l'eau glycolée.

En référence à la figure 5, le faisceau réfrigérant 5 comprend une pluralité de tubes empilés 50 répartis selon deux rangs RI, R2. Le faisceau réfrigérant 5 forme un circuit de circulation d'un fluide réfrigérant FI qui pénètre dans le faisceau réfrigérant 5 via une entrée de fluide 51 et ressort via une sortie de fluide 52. Le fluide réfrigérant F1 échange de la chaleur par conduction thermique avec le fluide caloporteur F2 circulant entre les tubes 50 du faisceau 5.

En référence à la figure 7, les tubes 50 du faisceau réfrigérant 5 s'étendent selon l'axe longitudinal Y, le fluide caloporteur F2 circulant orthogonalement aux tubes 50 selon la direction X. Les tubes 50 d'un rang RI, R2 du faisceau réfrigérant 5 sont empilés selon l'axe Z. Comme représenté sur la figure 5, le faisceau réfrigérant 5 est monté dans le boîtier collecteur de sortie 3B de l'échangeur de chaleur 1 agencé pour conduire le fluide caloporteur F2 et pour échanger de la chaleur avec le flux d'air F3.

En référence à la figure 7 représentant schématiquement le faisceau réfrigérant 5, celui-ci comporte un rang gauche RI et un rang droite R2 qui comprennent chacun trois unités d'échange Ul-U3, U4-U6 empilées selon l'axe Z. Chaque unité d'échange Ul-U3, U4-U6 comporte un bloc de tubes 53 dont les extrémités sont fixées de façon étanche à des éléments collecteurs 54 ou embouts.

Un bloc de tubes 53 comporte un empilement de tubes plats 50 à l'intérieur desquels circule le fluide réfrigérant F1. Les tubes 50 sont en métal, le plus souvent en alliage d'aluminium, et comprennent des canaux de circulation de fluide réfrigérant F1 se présentant sous la forme de trous parallèles (non représentés) s'étendant sur toute la longueur des tubes 50. Chaque tube 50 comporte une surface extérieure qui est en contact avec le fluide caloporteur F2 de manière à ce que ce dernier apporte des frigories au fluide réfrigérant F1 par conduction thermique.

En référence à la figure 5, les extrémités de bloc de tubes 53 sont montées de façon étanche dans les éléments collecteurs 54 qui permettent de distribuer ou de collecter le fluide réfrigérant FI dans le bloc de tubes 53.

Comme représenté sur la figure 7, un élément collecteur 54 comporte un corps cylindrique s'étendant selon l'axe vertical Z et possède une section transversale circulaire. Le corps est ouvert par sa face supérieure ainsi que par sa face inférieure et comporte, en outre, une ouverture de liaison ménagée dans la face transversale dudit corps qui débouche selon l'axe Y pour recevoir une extrémité de bloc de tubes 53.

Comme représenté sur les figures 5 et 7, une unité d'échange comprend un bloc de tubes 53 qui est relié par ses extrémités aux éléments collecteurs 54. Une unité d'échange U1-U6 correspond à une brique élémentaire du faisceau réfrigérant 5, les unités d'échange U1-U6 s'emboîtant les unes avec les autres de manière à former un circuit de circulation de fluide réfrigérant FI. Pour former le faisceau réfrigérant 5, les unités d'échange U1-U6 sont empilées verticalement selon l'axe Z en un ou plusieurs rangs R1, R2 qui sont ensuite reliés pour former le faisceau 5. En référence à la figure 7, une canalisation 9 met en communication fluidique le premier rang R1 avec le deuxième rang R2.

Un rang du faisceau réfrigérant 5 peut comprendre une ou plusieurs passes pour faire circuler le fluide réfrigérant F1. On entend par le terme « passe », une ou plusieurs unités d'échange parcourues en parallèle par le fluide réfrigérant F1. Ainsi, en référence à la figure 7, le rang gauche R1 du faisceau 5 comporte une unique passe et le rang droite R2 comporte deux passes, un capot de séparation 55 étant monté entre deux éléments collecteurs 54 du rang de droite R2 de manière à détourner la circulation du flux réfrigérant F1. II va de soi qu'un rang de faisceau d'échange peut comprendre plus de deux passes, par exemple trois.

Au fur et à mesure du refroidissement du fluide réfrigérant FI, sa température diminue ce qui induit une diminution de son volume. Pour optimiser le fonctionnement du faisceau 5, on diminue avantageusement la section de passage du fluide réfrigérant F1 en aval du circuit de refroidissement. Le faisceau réfrigérant 5 comprend avantageusement plus d'unités d'échange dans une passe amont que dans une passe aval au sens de la circulation du fluide réfrigérant FI.

En référence à la figure 6 représentant schématiquement le circuit de circulation de fluide réfrigérant F1 dans le faisceau réfrigérant 5, le fluide réfrigérant F1 est introduit dans le faisceau 5 depuis l'entrée 51 et ressort depuis la sortie 52 après avoir traversé l'ensemble des unités d'échange U1-U6. Les unités d'échange U1-U3 du rang gauche R1 sont reliées en parallèle et les unités d'échange U4-U5 du rang droite R2 sont reliées en parallèle. Le groupe d'unités d'échanges U1-U3, le groupe d'unités d'échanges U4-U5 et l'unité d'échange U6 sont reliés en série de manière à ce que le fluide réfrigérant F1 qui pénètre dans le faisceau réfrigérant 5 via l'entrée 51 traverse successivement trois unités d'échange (U1-U3) puis deux (U4-U5) et enfin une (U6) pour ressortir via la sortie 52. En d'autres termes, le fluide réfrigérant FI circule dans le faisceau réfrigérant 5 en trois passes réparties sur deux rangs R1, R2.

Les rangs R1, R2 du faisceau réfrigérant 5 sont maintenus entre eux dans leur partie supérieure par des clips 56 montés respectivement aux extrémités droite et gauche du faisceau 5 comme représenté sur la figure 7. Un clip 56 s'étend sensiblement selon l'axe X et comporte deux parties courbes destinées à maintenir respectivement les corps des éléments collecteurs 54 des unités d'échange du rang gauche RI et du rang droite R2, les parties courbes étant reliées par un tenon, s'étendant sensiblement rectilignement.

L'entrée et la sortie du fluide réfrigérant F1 du faisceau réfrigérant 5 se présentent respectivement sous la forme de tubulures cylindriques d'entrée 51 et de sortie 52 s'étendant dans la direction Z et dont l'extrémité libre est filetée pour permettre le montage du faisceau réfrigérant 5 dans le boîtier collecteur de sortie 3B.

Le montage du faisceau réfrigérant 5 dans le boîtier collecteur de sortie 3B va être maintenant présenté. En référence à la figure 5, le faisceau réfrigérant 5 est monté solidaire du couvercle 7 dans le volume du boîtier collecteur de sortie 3B de manière à ce que les tubulures cylindriques d'entrée 51 et de sortie 52 du faisceau réfrigérant 5 s'étendent respectivement à travers un orifice d'entrée 76 et un orifice de sortie 77 ménagés dans la paroi verticale aval 73 comme représenté sur la figure 8A. Des écrous de solidarisation 8 sont fixés aux extrémités libres des tubulures cylindriques d'entrée 51 et de sortie 52 de manière à solidariser le faisceau réfrigérant 5 au couvercle 7.

Pour monter le faisceau réfrigérant 5 dans le boîtier collecteur de sortie 3B, en référence à la figure 8A, le faisceau réfrigérant 5 est introduit dans le couvercle 7 par sa face ouverte en le déplaçant selon la direction X. De manière avantageuse, la dimension du faisceau réfrigérant 5 est inférieure à la dimension du couvercle 7 selon la direction X de manière à permettre l'introduction du faisceau réfrigérant 5 avec ses tubulures cylindriques d'entrée 51 et de sortie 52 dans le couvercle 7.

Une fois que les tubulures cylindriques d'entrée 51 et de sortie 52 sont en regard des orifices d'entrée 76 et de sortie 77 ménagés dans la paroi verticale aval 73 du couvercle 7, le faisceau réfrigérant 5 est déplacé selon la direction Z de manière à ce que les tubulures cylindriques 51, 52 dépassent à travers la paroi verticale aval 73 du couvercle 7 comme représenté sur la figure 8B. Les écrous de solidarisation 8 sont ensuite vissés aux extrémités filetées des tubulures cylindriques 51, 52 comme représenté sur la figure 8C afin d'assurer la liaison mécanique entre le faisceau réfrigérant 5 et le couvercle 7.

En position montée, comme représenté sur la figure 2, les tubes 50 du faisceau réfrigérant 5 s'étendent dans la partie inférieure du boîtier collecteur de sortie 3B. Autrement dit, le faisceau réfrigérant 5 est décalé verticalement par rapport à la tubulure de sortie 12 de l'échangeur 1.

De manière avantageuse, les tubes 50 du faisceau réfrigérant 5 sont empilés selon la direction Z de manière à ce qu'un tube 20 du faisceau caloporteur 2, qui possède une section oblongue de grand diamètre s'étendant selon la direction Z, envoie le flux caloporteur F2 qu'il conduit sur l'ensemble des tubes empilés du faisceau réfrigérant 5. En d'autres termes, le faisceau caloporteur 2 s'étend orthogonalement au faisceau réfrigérant 5, le faisceau réfrigérant 5 s'étendant en regard de l'embouchure des tubes 20 du faisceau caloporteur 2.

De manière avantageuse, comme représenté sur la figure 3, le faisceau réfrigérant 5 est monté à distance de la paroi verticale amont 71 de manière à ménager un espace « d » de circulation du fluide caloporteur F2 entre la paroi verticale amont 71 et le faisceau réfrigérant 5. Cela permet avantageusement de faciliter la circulation du fluide caloporteur F2 dans le boîtier collecteur de sortie 3B en limitant les pertes de charges dans ledit boîtier collecteur 3B.

En fonctionnement, en référence à la figure 1, l'échangeur de chaleur 1 conduit le fluide caloporteur F2 depuis son boîtier collecteur d'entrée 3A vers le boîtier collecteur de sortie 3B et échange de la chaleur par conduction thermique avec le flux d'air F3 lorsque le fluide caloporteur F2 traverse le faisceau caloporteur 2.

Les tubes 20 du faisceau caloporteur 2 injectent dans le boîtier collecteur de sortie 3B le flux caloporteur refroidi F2 qui circule, dans la partie inférieure du boîtier 3B, à travers le faisceau réfrigérant 5 et qui circule, dans la partie supérieure du boîtier 3B, directement vers la tubulure de sortie 12. En traversant le faisceau réfrigérant 5, le fluide caloporteur F2 circule entre les tubes 50 du faisceau réfrigérant 5 pour refroidir le fluide réfrigérant F1 qui circule en passes dans ledit faisceau réfrigérant 5. Après avoir refroidi le faisceau réfrigérant 5, le fluide caloporteur F2 est acheminé vers la tubulure de sortie 12 de l'échangeur 1. Le fluide réfrigérant F1 est pour sa part introduit et évacué du faisceau réfrigérant 5 par les tubulures cylindriques 51, 52 qui débouchent de la paroi verticale aval 73. Ainsi, de manière avantageuse, toutes les interfaces de l'échangeur de chaleur 1 et de son faisceau réfrigérant intégré 5 sont ménagées sur la face aval de l'échangeur 1 ce qui facilite l'intégration dudit échangeur 1 dans un véhicule automobile et limite son encombrement.

Dans cet exemple, la tubulure cylindrique de sortie 52 du faisceau réfrigérant 5 est disposée à proximité de la tubulure de sortie 12 de l'échangeur de chaleur 1 mais il va de soi que le faisceau réfrigérant 5 pourrait également être monté dans le sens inverse avec sa tubulure cylindrique de d'entrée 51 disposée à proximité de la tubulure de sortie 12 de l'échangeur de chaleur 1.

De même, il a été présenté un échangeur de chaleur 1 avec le faisceau réfrigérant 5 intégré dans son boîtier collecteur de sortie 3B mais il pourrait également être monté dans le boîtier collecteur 10 d'entrée 3A. 11

Claims

REVENDICATIONS1. Boîtier collecteur (3A, 3B) d'un échangeur de chaleur (1) d'un véhicule automobile, l'échangeur (1) étant agencé pour conduire un fluide caloporteur (F2) et pour échanger de la chaleur avec un flux d'air (F3), le boîtier (3A, 3B) définissant un volume dans lequel le fluide caloporteur (F2) est destiné à déboucher, caractérisé par le fait que le boîtier (3A, 3B) comprend en outre un faisceau (5) d'échange d'un fluide réfrigérant (F1) monté dans ledit volume du boîtier (3A, 3B) de manière à permettre le refroidissement du fluide réfrigérant (F1) par le fluide caloporteur (F2).
2. Boîtier collecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, le boîtier collecteur (3A, 3B) comportant un couvercle (7) de section en U, le faisceau (5) d'échange de fluide réfrigérant (FI) est monté solidaire d'une première branche du U.
3. Boîtier collecteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le faisceau d'échange (5) de fluide réfrigérant (F1) est monté à distance de la deuxième branche du U de manière à ménager un espace de circulation du fluide caloporteur entre la deuxième branche du U et le faisceau (5) d'échange de fluide réfrigérant (F1).
4. Boîtier collecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le faisceau (5) d'échange de fluide réfrigérant (F1) comporte une tubulure d'entrée (51) et une tubulure de sortie (52) de fluide réfrigérant (F1) s'étendant extérieurement audit couvercle (7).
5. Boîtier collecteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'au moins une desdites tubulures (51, 52) comporte une portion filetée.
6. Boîtier collecteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'un écrou de fixation (8) solidarise ladite tubulure (51, 52) audit couvercle (7).
7. Boîtier collecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte une canalisation (11, 12) de fluide caloporteur (F2) débouchant dans ledit volume.
8. Echangeur de chaleur (1) comprenant un faisceau (2) d'échange de fluide caloporteur (F2) avec le flux d'air (F3), un boîtier collecteur d'entrée (3A) agencé pour distribuer le fluide caloporteur (F2) dans ledit faisceau (2) d'échange de fluide caloporteur (F2) et un boîtier collecteur de sortie (3B) agencé pour collecter le fluide caloporteur (F2) issu dudit faisceau (2) d'échange de fluide caloporteur (F2), caractérisé par le fait que ledit boîtier collecteur de sortie (3B) est un boîtier collecteur selon l'une des revendications 1 à 7.
9. Echangeur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le faisceau (2) d'échange de fluide caloporteur (F2) s'étend orthogonalement au faisceau d'échange (5) de fluide réfrigérant (F1).
10.Echangeur selon l'une des revendication 8 à 9, caractérisé par le fait que, le faisceau (2) d'échange de fluide caloporteur (F2) comportant une pluralité de tubes (20) de circulation de fluide caloporteur (F2), le faisceau (5) d'échange de fluide réfrigérant (F1) s'étend en regard de l'embouchure des tubes (20) du faisceau (2) d'échange de fluide caloporteur (F2).
11.Echangeur selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que, le faisceau (2) d'échange de fluide caloporteur (F2) comportant une pluralité de tubes (20) de circulation de fluide caloporteur (F2) et le faisceau (5) d'échange de fluide réfrigérant (F1) comportant une pluralité de tubes (50) de circulation de fluide réfrigérant (F3), le boîtier collecteur comportant un couvercle (7) fermé par une plaque collectrice (6), la plaque collectrice (6) comporte des orifice oblongs (61) de passages des tubes (20) de circulation de fluide caloporteur (F2), les tubes (50) de circulation de fluide réfrigérant (F3) sont empilés dans la direction selon laquelle s'étendent les orifices oblongs (61).
12.Echangeur selon la revendication 11, dans lequel les tubes (50) de circulation de fluide réfrigérant (F3) sont répartis en plusieurs rangs (R1, R2), placés parallèlement les uns derrière les autres selon la direction d'écoulement du fluide caloporteur (F2) dans les tubes (20) de circulation de fluide caloporteur (F2).25