FR3026477A1

FR3026477A1 - Echangeur thermique a degivrage ameliore

Info

Publication number: FR3026477A1
Application number: FR1459083A
Authority: FR
Inventors: Jugurtha Benouali
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-04-01
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: FR3026477B1

Abstract

La présente invention concerne un échangeur thermique (1) comportant des tubes plats (3) comprenant des surfaces planes (32) et des bords latéraux (34), ledit échangeur thermique (1) comportant en outre sur au moins une des ses faces, un dispositif de dégivrage comportant des éléments dispenseurs de chaleur (7) positionnés au niveau des bords latéraux (34).

Description

Echangeur thermique à dégivrage amélioré La présente invention concerne les échangeurs thermiques et plus particulièrement les échangeurs thermiques au sein d'un dispositif de climatisation 5 notamment dans le domaine automobile. Les dispositifs de climatisation comportent généralement deux échangeurs thermiques, un compresseur et un détendeur. Un premier échangeur thermique est placé au contact de l'air extérieur et un second échangeur thermique est placé dans le flux 10 d'air alimentant l'habitacle. Le dispositif de climatisation peut notamment fonctionner dans un mode de climatisation où de l'énergie calorifique est absorbée par le second échangeur thermique dans le flux d'air alimentant l'habitacle afin de le refroidir. Cette énergie calorifique est ensuite relâchée par le premier échangeur thermique dans l'air extérieur. Le dispositif de climatisation peut également être réversible et fonctionner 15 dans un mode de pompe à chaleur où de l'énergie calorifique est absorbée par le premier échangeur thermique dans l'air extérieur. Cette énergie calorifique est ensuite relâchée dans le flux d'air alimentant l'habitacle par un troisième échangeur thermique afin de le réchauffer. 20 Par temps froid, et plus particulièrement lorsque le dispositif de climatisation fonctionne en mode pompe à chaleur, de la condensation peut se former et geler sur le premier échangeur thermique. Ce givre bloque le flux d'air traversant le premier échangeur thermique et diminue voir empêche son bon fonctionnement. 25 Afin de remédier à ce problème de givre, il est connu de faire subir périodiquement ou selon les besoins, un dégivrage au premier échangeur thermique par inversion des flux de fluide caloporteur au sein du dispositif de climatisation afin d'amener un fluide caloporteur chaud au niveau de ce dernier.

Néanmoins le déclenchement de ce processus de dégivrage entraîne un arrêt du fonctionnement du dispositif de climatisation en mode pompe à chaleur, ce qui peut nuire au confort des passagers dans l'habitacle.

Ainsi, un de buts de l'invention est de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un échangeur thermique dont le dégivrage ne nécessite pas d'arrêt du dispositif de climatisation. La présente invention concerne donc un échangeur thermique comportant des tubes plats comprenant des surfaces planes et des bords latéraux, ledit échangeur thermique comportant en outre sur au moins une des ses faces, un dispositif de dégivrage comportant des éléments dispenseurs de chaleur positionnés au niveau des bords latéraux. Ces éléments dispenseurs de chaleur permettent un apport direct d'énergie 15 calorifique au niveau de l'échangeur thermique et ainsi, lors de la détection de givre il est possible de dégivrer ledit échangeur thermique sans avoir à arrêter son fonctionnement. Selon un aspect de l'invention, les éléments dispenseurs de chaleur sont des 20 résistances électriques accolées aux bords latéraux des tubes plats. Selon un autre aspect de l'invention, les éléments dispenseurs de chaleur sont des cloisonnements fermés par une cloison étanche à l'intérieur des tubes plats et dans lesquels circulent un second fluide caloporteur, lesdits les éléments dispenseurs de 25 chaleur étant reliés à chacune de leurs extrémités à un collecteur commun du second fluide caloporteur indépendant des collecteurs des tubes plats. Selon un autre aspect de l'invention, les éléments dispenseurs de chaleur sont des tubes accolés aux bords latéraux des tubes plats et dans lesquels circulent un second fluide caloporteur, lesdits les éléments dispenseurs de chaleur étant reliés à chacune de leurs extrémités à un collecteur commun du second fluide caloporteur indépendant des collecteurs des tubes plats.

Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de dégivrage comporte les ailettes faisant entretoise entre les éléments dispenseurs de chaleur de sorte à guider un flux d'air traversant ledit dispositif de dégivrage perpendiculairement à ces derniers. Selon un autre aspect de l'invention, les ailettes situées entre les éléments 10 dispenseurs des chaleurs sont des prolongements des ailettes faisant entretoise entre les tubes plats. Cela permet une fabrication et un montage rapide du dispositif de dégivrage car seuls les éléments dispenseurs de chaleur sont à mettre en place lors du montage. 15 Selon un autre aspect de l'invention, les ailettes situées entre les éléments dispenseurs des chaleurs sont des ailettes indépendantes placées entre les éléments dispenseurs de chaleur et accolées aux ailettes placées entre les tubes plats. Cela permet une mise en place simple, d'un seul tenant, du dispositif de dégivrage sur l'échangeur thermique. 20 Selon un autre aspect de l'invention, les collecteurs communs des éléments dispenseurs de chaleurs sont positionnés sur un coté intérieur des collecteurs communs des tubes plats. 25 Selon un autre aspect de l'invention, les collecteurs communs des éléments dispenseurs de chaleurs sont positionnés sur un coté extérieur des collecteurs communs des tubes plats.

Selon un autre aspect de l'invention, les éléments dispenseurs sont disposés sur la face de l'échangeur de chaleur(1) sur laquelle arrive un flux d'air le traversant.. Selon un autre aspect de l'invention, les éléments dispenseurs de chaleur accolés 5 aux bords latéraux des tubes plats sont intégrés au sein desdits bords latéraux. Selon un autre aspect de l'invention, les bords latéraux des tubes plats comportent un orifice parallèle audit tube plat et dans lequel est inséré un élément dispenseur de chaleur. 10 Selon un autre aspect de l'invention, les bords latéraux des tubes plats comportent une encoche parallèle audit tube plat dans laquelle est inséré un élément dispenseur de chaleur. 15 Selon un autre aspect de l'invention, l'encoche comporte des prolongements des surfaces planes repliés autour de l'élément dispenseur de chaleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non 20 limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : les figures 1 A à 1D montrent des représentations schématiques d'échangeur thermique de coté et en vue de coupe selon différents modes de réalisations, les figures 2A à AC montrent des représentations schématiques 25 d'échangeur thermique de côté et en vue de coupe selon d'autres modes de réalisations, la figure 3A montre une représentation schématique d'un collecteur de fluide caloporteur des tubes plats en vue de côté, les figures 3B et 3C montrent des représentations schématiques d'échangeur thermique en vue de face, les figures 4A à 4C montrent des représentations schématiques de tubes plats de coté et en vue de coupe selon différents modes de réalisations.

Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Comme le montrent les figures 1 A à 1D, 2A à 2C et 3B, 3C, l'échangeur thermique 1 comporte des tubes plats 3 comprenant des surfaces planes 32 et des bords latéraux 34, lesdits tubes plats 3 étant placés parallèles entres eux, leurs surfaces planes 34 se faisant face. A l'intérieur de ces tubes plats 3 circule un premier fluide caloporteur, par exemple un fluide réfrigérant, notamment issu d'un circuit de climatisation. Les tubes plats 3 comportent également à chacune de leurs extrémités un collecteur 9 commun (visible sur les figures 3A à 3C) dudit premier fluide caloporteur. Un premier collecteur sert pour l'arrivée du premier fluide caloporteur au sein des tubes plats 3 et un second collecteur sert pour l'évacuation dudit premier fluide caloporteur. L'échangeur thermique 1 comporte également des ailettes 5 faisant entretoise 20 entre les surfaces planes 34 à l'extérieur desdits tubes plats 3 de sorte à guider un flux d'air traversant ledit échangeur thermique 1 entre lesdits tubes plats 3 et perpendiculairement à ces derniers. L'échangeur thermique 1 comporte en outre, sur au moins une des ses faces, un 25 dispositif de dégivrage comportant des éléments dispenseurs de chaleur 7 positionnés au niveau des bords latéraux 34 des tubes plats 3. Ces éléments dispenseurs de chaleur 7 permettent un apport direct d'énergie calorifique au niveau de l'échangeur thermique 1 et ainsi, lors de la détection de givre il est possible de dégivrer ledit échangeur thermique 1 sans avoir à arrêter le fonctionnement du dispositif de gestion thermique, notamment le circuit de climatisation en mode pompe à chaleur, auquel il est relié. De préférence, les dispenseurs de chaleurs 7 sont positionnés sur la face de l'échangeur thermique 1 sur laquelle le flux d'air le traversant arrive.

De façon générale, un échangeur thermique 1 a une épaisseur de 12 à 32 mm et préférentiellement de 16 à 24mm. Pour éviter un épaississement trop important dudit échangeur thermique 1, le dispositif de dégivrage a quant à lui une épaisseur de 2 à 8mm, de préférence 2 à 4mm. Ces épaisseurs sont suffisantes pour assurer un bon dégivrage.

Les éléments dispenseurs de chaleur 7 peuvent être des résistances électriques accolées aux bords latéraux 34 des tubes plats 3. Les éléments dispenseurs de chaleur 7 peuvent être également des tubes accolés aux bords latéraux 34 des tubes plats 3 et dans lesquels circulent un second fluide 15 caloporteur, comme cela est illustré aux figures lA et 1B. Ces éléments dispenseurs de chaleur 7 peuvent également être des cloisonnements fermés par une cloison étanche 70 à l'intérieur des tubes plats 3 et dans lesquels circulent un second fluide caloporteur, comme cela est illustré aux figures 1C et 1D. 20 Que ce soit dans le cas de tubes accolés ou de cloisonnements, lesdits éléments dispenseurs de chaleur 7 sont reliés à chacune de leurs extrémités à un collecteur 11 commun du second fluide caloporteur indépendant des collecteurs 9 des tubes plats 3. Le second fluide caloporteur amène de l'énergie calorifique au niveau de 25 l'échangeur thermique afin d'assurer son dégivrage. L'énergie calorifique peut être issue par exemple du système de gestion thermique du moteur thermique dans le cas d'un véhicule thermique, du système de gestion thermique du moteur électrique et/ou des batteries dans le cas d'un véhicule électrique ou hybride. Le second fluide caloporteur peut également être issu d'un condenseur, par exemple dans le cas où le véhicule électrique est équipé d'une pompe à chaleur indirecte, ou bien ledit second fluide caloporteur peut être directement chauffé par un dispositif de chauffage électrique tel qu'une résistance électrique..

Dans le cas de tubes accolés ou de cloisonnements en tant qu'élément dispenseur de chaleur 7, le dispositif de dégivrage peut comporter en outre des ailettes 5, 5' faisant entretoise entre les éléments dispenseurs de chaleur 7 de sorte à guider un flux d'air traversant ledit dispositif de dégivrage perpendiculairement à ces derniers. Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures lA et 1C, les ailettes 5 situées entre les éléments dispenseurs des chaleurs 7 sont des prolongements des ailettes 5 faisant entretoise entre les tubes plats 3. Ce mode de réalisation permet une fabrication et un montage rapide du dispositif de dégivrage car seuls les éléments dispenseurs de chaleur 7 sont à mettre en place. Selon un second mode de réalisation illustré aux figures 1B et 1D, les ailettes 5' situées entre les éléments dispenseurs des chaleurs 7 sont des ailettes 5' indépendantes placées entre les éléments dispenseurs de chaleur 7 et accolées aux ailettes 5 placées entre les tubes plats 3 lors de la mise en place du dispositif de dégivrage. Ce mode de réalisation permet une mise en place simple, d'un seul tenant, du dispositif de dégivrage sur l'échangeur thermique 1.

Les ailettes 5' situées entre les éléments dispenseurs des chaleurs 7 dans ce second mode de réalisation peuvent avoir une largeur égale à celle des éléments dispenseurs des chaleurs 7 comme cela est montré aux figures 1B ou 1D. Cependant lesdites ailettes 5' peuvent à contrario avoir une largeur inférieure à celle des éléments dispenseurs des chaleurs 7 comme cela est montré à la figure 2A ou encore avoir une largeur supérieure à celle des éléments dispenseurs des chaleurs 7 comme cela est montré à la figure 2B. Selon un mode de réalisation particulier illustré à la figure 2C, et toujours dans le cas d'ailettes 5' indépendantes, celles-ci peuvent avoir une hauteur égale à la hauteur de l'échangeur thermique 1 et peuvent présenter des orifices dans lesquels sont insérés les éléments dispenseurs de chaleur 7. Toujours dans le cas de tubes accolés ou de cloisonnements en tant qu'élément 5 dispenseur de chaleur 7, ces deniers peuvent avoir une section circulaire comme illustré sur les figures lA à 1D ou alors une section plus rectangulaire comme illustré sur les figures 2A et 2B. Comme le montre les figures 3A et 3B, les collecteurs 11 communs des éléments 10 dispenseurs de chaleurs 7 peuvent être positionnés sur un coté extérieur des collecteurs 9 communs des tubes plats 3. Pour ce faire et permettre un passage des éléments dispenseurs de chaleur 7 sans trop augmenter l'épaisseur de l'échangeur thermique 1 et également pour guider lesdits éléments dispenseurs de chaleur 7, les collecteurs 9 communs des tubes plats 3 peuvent comporter des passages 92 sur un de leur flanc. Ces 15 passages 92 peuvent par exemple être positionnés entre deux lumières 90 qui permettent la jonction entre le collecteur 9 et les tubes plats 3. A contrario, et comme le montre la figure 3C, les collecteurs 11 communs des éléments dispenseurs de chaleurs 7 peuvent être positionnés sur un coté intérieur des collecteurs 11 communs des tubes plats 3. Cela permet notamment d'éviter une 20 augmentation de largeur de l'échangeur thermique 1. Les éléments dispenseurs de chaleur 7 peuvent être accolés au niveau des bords latéraux 34 de l'ensemble des tubes plats 3 d'une même face de l'échangeur thermique 1 afin d'assurer un dégivrage rapide, comme cela est représenté sur les différentes 25 figures lA à 3C. Cependant, afin de réduire les coûts, il est également envisageable d'avoir des éléments dispenseurs de chaleur 7 accolés aux bords latéraux 34 d'un tube plat 3 sur deux d'une même face.

Selon un mode réalisation alternatif illustré aux figures 4A à 4C, les éléments dispenseurs de chaleur 7 accolés aux bords latéraux 34 des tubes plats 3 sont intégrés au sein desdits bords latéraux 34. Cela permet notamment d'intégrer le dispositif de dégivrage à l'échangeur thermique sans augmenter excessivement son épaisseur.

Comme montré sur la figure 4A, les bords latéraux 34 des tubes plats 3 peuvent ainsi comporter un orifice 36, parallèle audit tube plat 3, dans lequel est inséré un élément dispenseur de chaleur 7. Comme montré sur la figure 4B, les bords latéraux 34 des tubes plats 3 peuvent comporter une encoche 38 parallèle audit tube plat 3 dans laquelle est inséré un élément dispenseur de chaleur 7. Cette encoche 38 facilite le montage du dispositif de dégivrage car elle permet un placement précis des éléments dispenseurs de chaleur 7. L'encoche 38 peut en outre comporter des prolongements 40 des surfaces planes 32 repliés autour de l'élément dispenseur de chaleur 7 afin de le maintenir.

Ainsi, on voit bien que grâce à la présence du dispositif de dégivrage intégré à l'échangeur de chaleur 1, le dégivrage ne nécessite plus d'arrêt du fonctionnement du dispositif de climatisation. En effet le dégivrage est assuré par un élément distinct.

Claims

REVENDICATIONS1. Echangeur thermique (1) comportant des tubes plats (3) comprenant des surfaces planes (32) et des bords latéraux (34), caractérisé en ce que ledit échangeur thermique (1) comporte en outre sur au moins une des ses faces, un dispositif de dégivrage comportant des éléments dispenseurs de chaleur (7) positionnés au niveau des bords latéraux (34).
2. Echangeur thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments dispenseurs de chaleur (7) sont des résistances électriques accolées aux bords latéraux (34) des tubes plats (3).
3. Echangeur thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments dispenseurs de chaleur (7) sont des cloisonnements fermés par une cloison étanche (70) à l'intérieur des tubes plats (3) et dans lesquels circulent un second fluide caloporteur, lesdits les éléments dispenseurs de chaleur (7) étant reliés à chacune de leurs extrémités à un collecteur (11) commun du second fluide caloporteur indépendant des collecteurs (9) des tubes plats (3).
4. Echangeur thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments dispenseurs de chaleur (7) sont des tubes accolés aux bords latéraux (34) des tubes plats (3) et dans lesquels circulent un second fluide caloporteur, lesdits les éléments dispenseurs de chaleur (7) étant reliés à chacune de leurs extrémités à un collecteur (11) commun du second fluide caloporteur indépendant des collecteurs (9) des tubes plats (3).
5. Echangeur thermique (1) selon l'une des revendications 2 ou 4, caractérisé en ce que le dispositif de dégivrage comporte des ailettes (5, 5') faisant entretoise entre leséléments dispenseurs de chaleur (7) de sorte à guider un flux d'air traversant ledit dispositif de dégivrage perpendiculairement à ces derniers.
6. Echangeur thermique (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que des 5 ailettes (5) situées entre les éléments dispenseurs des chaleurs (7) sont des prolongements des ailettes (5) faisant entretoise entre les tubes plats (3).
7. Echangeur thermique (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que des ailettes (5') situées entre les éléments dispenseurs des chaleurs (7) sont des ailettes (5') 10 indépendantes placées entre les éléments dispenseurs de chaleur (7) et accolées aux ailettes (5) placées entre les tubes plats (3).
8. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les collecteurs (11) communs des éléments dispenseurs de chaleurs (7) sont 15 positionnés sur un coté intérieur des collecteurs (11) communs des tubes plats (3).
9. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les collecteurs (11) communs des éléments dispenseurs de chaleurs (7) sont positionnés sur un coté extérieur des collecteurs (9) communs des tubes plats (3). 20
10. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments dispenseurs de chaleurs (7) sont disposés sur la face de l'échangeur de chaleur (1) sur laquelle arrive un flux d'air le traversant. 25
11. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que les éléments dispenseurs de chaleur (7) accolés aux bords latéraux (34) des tubes plats (3) sont intégrés au sein desdits bords latéraux (34).
12. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que les bords latéraux (34) des tubes plats (3) comportent un orifice (36) parallèle audit tube plat (3) et dans lequel est inséré un élément dispenseur de chaleur (7).
13. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que les bords latéraux (34) des tubes plats (3) comportent une encoche (38) parallèle audit tube plat (3) dans laquelle est inséré un élément dispenseur de chaleur (7).
14. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'encoche (38) comporte des prolongements (40) des surfaces planes (32) repliés autour de l'élément dispenseur de chaleur (7).