FR3028022A1 - Systeme de guidage de flux d'air a deux canaux comprenant un echangeur de chaleur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de guidage de flux d'air à deux canaux, notamment pour véhicule automobile, comprenant un premier canal (15) de circulation configuré pour guider un premier flux d'air et un deuxième canal (16) de circulation configuré pour guider un deuxième flux d'air, le système comprenant un échangeur de chaleur (4) agencé à la fois dans le premier (15) et dans le deuxième canal (16) de manière à pouvoir être traversé par le premier et le deuxième flux d'air, l'échangeur de chaleur (4) comprenant un faisceau d'échange de chaleur ainsi que des orifices d'entrée (8) et de sortie (10) d'un fluide, les orifices d'entrée (8) et de sortie (10) dudit fluide sont agencés au niveau du même canal (15, 16).

Description

Système de guidage de flux d'air à deux canaux comprenant un échangeur de chaleur L'invention concerne un système de guidage de flux d'air à deux canaux comprenant un échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile. Un véhicule automobile comporte un habitacle dans lequel débouche de l'air issu classiquement d'un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Le véhicule comporte notamment une ou plusieurs buses de dégivrage/désembuage situées à proximité du pare-brise, des aérateurs situés au niveau de la planche de bord et destinés à délivrer de l'air au conducteur et au passager, et des buses situées au niveau des pieds du conducteur et du passager (buses de pieds). Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, également appelé HVAC (pour Heating, Ventilation and Air-Conditioning, en anglais) peut être alimenté soit en air extérieur au véhicule (également appelé air neuf), soit en air de recyclage, c'est-à-dire issu de l'habitacle du véhicule. Un HVAC comporte classiquement un unique canal de circulation d'air équipé d'un pulseur formé d'une roue à ailettes entraînée en rotation par un moteur électrique afin de générer un flux d'air distribué en direction des différentes buses et aérateurs. Cependant, d'autres dispositifs sont munis de systèmes de génération de flux d'air à deux canaux afin de pouvoir distribuer deux flux indépendants à certaines zones de l'habitacle et ainsi de pouvoir sélectionner ou ajuster au mieux le type d'air en fonction de ces zones. Ces dispositifs de génération de flux d'air comportent un premier et un deuxième canal de circulation d'air, ainsi que des moyens de génération d'un premier flux d'air situé dans le premier canal et des moyens de génération d'un deuxième flux d'air situé dans le second canal.

De tels dispositifs sont munis d'un échangeur de chaleur agencé dans les deux canaux à la fois. Il existe alors une problématique de raccordement de l'échangeur au circuit de fluide caloporteur qui le parcourt, en particulier dans une optique de diminution d'encombrement. L'invention propose à cette fin un système de guidage de flux d'air à deux canaux, notamment pour véhicule automobile, comprenant un premier canal de circulation configure pour guider un premier flux d'air et un deuxième canal de circulation configure pour guider un deuxième flux d'air, le système comprenant un échangeur de chaleur agencé à la fois dans le premier et dans le deuxième canal de manière à pouvoir être traversé par le premier et le deuxième flux d'air, l'échangeur de chaleur comprenant un faisceau d'échange de chaleur ainsi que des orifices d'entrée et de sortie d'un fluide, les orifices d'entrée et de sortie dudit fluide sont agencés au niveau du même canal. On propose ainsi, selon l'invention, une solution dans laquelle on peut utiliser un échangeur de chaleur dans lequel circule un fluide, ceci dans différentes situations, tout en évitant les problèmes d'encombrement de l'alimentation en fluide. En effet, le positionnement des orifices d'entrée et de sortie dans le même canal permet d'une part de réduire l'espace occupé par l'échangeur de chaleur dans l'autre canal, et d'autre part de diminuer la longueur des raccords nécessaires au circuit d'alimentation en fluide à l'extérieur et à l'intérieur du système.

L'invention pourra présenter les caractéristiques complémentaires suivantes, prises ensemble ou séparément : - ledit faisceau est configuré pour guider le fluide en au moins deux nappes, disposées l'une derrière l'autre dans chacun des flux d'air, de manière à ce que le fluide circule dans un sens dans la première nappe et dans un sens sensiblement opposé dans la deuxième nappe ; l'utilisation d'un échangeur de chaleur à double circulation de fluide permettant d'améliorer le rendement thermique du système, - l'échangeur de chaleur comprend au moins une boîte collectrice munie de l'orifice d'entrée et/ou de sortie, - ladite boîte collectrice est divisée en deux parties, une première partie étant destinée à guider le fluide de l'orifice d'entrée vers la première nappe, et une deuxième partie étant destinée à guider le fluide de la deuxième nappe vers l'orifice de sortie, - les orifices d'entrée et de sortie dudit fluide sont agencés sur une même face de ladite boîte collectrice, - ladite boîte collectrice comprend une tubulure joignant un des orifices d'entrée et/ou de sortie à l'une des parties de ladite boîte collectrice, la tubulure traversant l'autre partie de ladite boîte. - la tubulure est reliée à l'orifice d'entrée, - ladite boîte collectrice comprend une tubulure joignant l'orifice de sortie à la deuxième partie, la tubulure traversant la première partie, - le faisceau d'échange comporte deux séries de conduits, chaque série de conduits correspondant à l'une des deux nappes, - le faisceau d'échange de chaleur est formé d'un empilement de plaques assemblées par paires et munies de reliefs définissant les conduits de circulation dudit fluide lorsqu'elles sont empilées, - l'échangeur de chaleur comprend une deuxième boîte collectrice configurée pour collecter le fluide provenant de la première nappe et pour le renvoyer dans la deuxième nappe, - le faisceau d'échange de chaleur est formé d'un empilement de tubes de circulation dudit fluide, - les tubes sont pliés pour former chacun deux desdits conduits, - le premier et le deuxième canal sont séparés par une cloison munie d'une ouverture pour l'échangeur de chaleur, - l'échangeur de chaleur est agencé de manière à ce que ladite boîte collectrice soit sensiblement transversale, voire perpendiculaire, à la cloison, - ledit système comprend un boîtier dans lequel le premier canal et le deuxième canal sont agencés, - au moins une des boîtes collectrices est agencée à l'extérieur du boîtier, - les orifices d'entrée et de sortie débouchent dans ladite boîte collectrice au niveau d'une même partie du faisceau traversé par l'un des canaux, - ledit système comprend au moins un dispositif de guidage de flux d'air dans chaque canal.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures : - la figure 1 est une vue en coupe illustrant un système de guidage de flux d'air à deux canaux conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de côté illustrant un exemple de réalisation d'un échangeur de chaleur du système de la figure 1, - la figure 3 est une première vue en coupe de dessus illustrant de façon schématique l'échangeur de chaleur de la figure 2, - la figure 4 est une seconde vue en coupe de dessus illustrant de façon schématique l'échangeur de chaleur de la figure 2, - la figure 5 est une vue en coupe de face illustrant de façon schématique l'agencement de l'échangeur de chaleur dans le boîtier du système.

Sur la figure 1 est représenté un système 1 de guidage de flux d'air à deux canaux 15,16, notamment pour véhicule automobile. Le système 1 comprend ici un boîtier 22 dans lequel sont agencés un premier canal 15 de circulation configuré pour guider un premier flux d'air et un deuxième canal de circulation 16 configuré pour guider un deuxième flux d'air. Les deux canaux 15, 16 guident les deux flux d'air depuis un premier échangeur de chaleur 3 de type évaporateur, vers un deuxième échangeur de chaleur 4 de type radiateur. Le premier 15 et le deuxième canal 16 sont séparés par une cloison 19 munie d'au moins une ouverture pour placer les échangeurs de chaleur 3, 4. Les échangeurs de chaleur 3, 4 sont agencés à la fois dans le premier 15 et dans le deuxième canal 16 de manière à pouvoir être traversé par le premier et le deuxième flux d'air. Le système 1 est pourvu ou relié à un dispositif de génération de flux d'air, non représenté sur les figures, afin d'engendrer la circulation des flux d'air à l'intérieur des canaux 15, 16 à l'aide de pulseurs motorisés. Les flux d'air entrent dans des conduits d'accès 6, 9 indépendants, puis traversent le premier échangeur de chaleur 3, pour poursuivre dans les deux canaux 15, 16. Chaque flux d'air traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 4 pour aboutir à des buses de sortie 7, 12, 13, 14 du premier et/ou du deuxième canal 15, 16. Pour réchauffer le ou les flux d'air qui le traversent, l'échangeur de chaleur 4 comprend un faisceau d'échange de chaleur formé ici d'un empilement de plaques munies de reliefs et assemblées par paires pour former des conduits de circulation d'un fluide caloporteur, comme on le voit sur les figures 3 et 4. Les reliefs sont par exemple obtenus par emboutissage. Lorsque les plaques sont assemblées, elles forment deux série de conduits de manière à avoir deux nappes 20, 21 disposées l'une derrière l'autre dans chacun des flux d'air par exemple de manière à ce que chaque flux d'air traverse successivement les deux nappes 20, 21. Ainsi, le fluide circule dans un sens dans la première nappe 20 et dans un sens sensiblement opposé dans la deuxième nappe 21, chaque conduit correspondant à l'une des deux nappes 20, 21. De plus, les conduits des deux nappes 20, 21 sont sensiblement parallèles. La première nappe 20 est devant la deuxième nappe 21, de sorte que le flux d'air rencontre d'abord la première nappe 20, puis la deuxième nappe 21, pendant que le fluide circule d'abord dans les conduits de la première nappe 20, puis dans les conduits de la deuxième nappe 21. De même que plus haut, des ailettes pourront être montées en contact avec les paires de plaques pour augmenter la surface d'échange avec les flux d'air.

L'échangeur de chaleur 4 est agencé dans le système de manière à ce que son faisceau ait un angle d'inclinaison sensiblement compris entre -30° et +30° par rapport à une face perpendiculaire à la cloison 19. Sur la figure 1, l'échangeur de chaleur 4 est sensiblement perpendiculaire à la cloison 19. L'échangeur de chaleur 4 est agencé dans le système de manière à ce que les paires de plaques soient sensiblement parallèles à la cloison 19. Ainsi, les paires de plaques sont disposées soit dans le premier canal 15, soit dans le deuxième canal 16, et ne reçoivent donc qu'un des deux flux d'air.

Alternativement aux plaques, le faisceau peut comprendre des tubes pour former les conduits de circulation du fluide. Les tubes sont par exemple, des tubes pliés configurés pour former les deux séries de conduits de circulation du fluide des deux nappes. Des ailettes pourront être montées en contact avec les tubes pour augmenter la surface d'échange avec les flux d'air. L'échangeur de chaleur 4 est doté à une extrémité des conduits, d'une boîte collectrice 2 sensiblement parallélépipédique, qui reçoit le fluide de l'extérieur de l'échangeur pour le distribuer dans les conduits de la première nappe 20.

A l'autre extrémité du faisceau, les reliefs des plaques forment une circulation en U, de sorte que le fluide provenant des conduits de la première nappe 20 passe ensuite dans les conduits de la deuxième nappe 21. Un conduit de la première nappe et un conduit de la deuxième nappe sont formés par une paire de plaques, les deux conduits étant séparés par une séparation 15 qui est ouverte vers l'extrémité des plaques afin que le fluide passe d'un conduit à l'autre à cette extrémité. Le fluide retourne ensuite dans la boîte collectrice 2 après le passage dans la deuxième nappe 21 pour ressortir de l'échangeur de chaleur 4.

Dans un mode de réalisation alternatif non illustré du faisceau muni de tubes, l'échangeur de chaleur comprend une deuxième boîte collectrice configurée pour collecter le fluide provenant des tubes de la première nappe et pour le renvoyer dans les tubes de la deuxième nappe.

Dans un autre mode de réalisation, non représenté sur les figures, l'échangeur de chaleur est agencé dans un autre sens, de manière à avoir les boîtes collectrices parallèles à la cloison de séparation des canaux. Pour permettre l'entrée et la sortie du fluide dans l'échangeur, la boîte collectrice 2 est munie d'un orifice d'entrée 8 et d'un orifice de sortie 10 du fluide, comme indiqué sur la figure 2. Les orifices 8, 10 sont avantageusement agencés sur une même face de la boîte collectrice 2.

Selon l'invention, les orifices d'entrée 8 et de sortie 10 dudit fluide sont agencés au niveau d'un même canal. Ainsi, le raccordement du circuit du fluide est facilité car l'entrée et la sortie sont proches et donc localisés à un endroit de l'échangeur de chaleur. On obtient par conséquent un gain de place qui permet au système de guidage d'être plus petit. Avantageusement les orifices d'entrée 8 et de sortie 10 sont dans le premier canal 15 qui est au-dessus du deuxième canal 16. En outre, la boîte collectrice 2 est divisée en deux parties par une paroi 11. Une première partie 17 de la boîte collectrice 2 guide le fluide de l'orifice d'entrée 8 vers la première nappe 20, et une deuxième partie 18 de la boîte collectrice 2 guide le fluide de la deuxième nappe 21 vers l'orifice de sortie 10. Les deux parties 17, 18 sont présentes sur toute la hauteur de la boîte collectrice 2. Ainsi, lorsque le fluide entre dans la première partie 17 par l'orifice d'entrée 8, il pénètre dans les conduits de la première nappes 20, et lorsque le fluide ressort des conduits de la deuxième nappe 21, il rejoint l'orifice de sortie 10. La figure 3 représente une vue en coupe de la figure 2 au niveau de la ligne en pointillée III-III. La figure 4 représente une vue en coupe de la figure 2 au niveau de la ligne en pointillée IV- IV.

Comme visible à la figure 4, la boîte collectrice 2 comprend une tubulure 23 joignant l'orifice d'entrée 8 à la première partie 17, la tubulure 23 traversant la deuxième partie 18. En effet, comme les deux orifices 8, 10 sont agencés sur une même face de la boîte collectrice 2, à savoir ici une face appartenant à la deuxième partie 18, l'orifice de d'entrée 8 nécessite d'être relié à la première partie 17 par la tubulure 23. La paroi 11 est avantageusement munie d'un orifice sur lequel débouche ladite tubulure 23 pour permettre une telle circulation. Ici, les orifices 8, 10 d'entrée/sortie sont situés tous les deux dans une même moitié, supérieure, de l'une 18 des parties de la boîte collectrice 2. Comme montré par les flèches sur les figures 3 et 4, la circulation du fluide dans l'échangeur 4 s'effectue de la manière suivante : le fluide entre dans la première partie 17 de la boîte collectrice 2 par l'orifice d'entrée 8 grâce à la tubulure 23, puis circule dans les conduits de la première nappe 20 jusqu'à l'ouverture de la séparation 15. Le fluide circule ensuite dans les conduits de la deuxième nappe 21 jusqu'à la deuxième partie 18 de la boîte collectrice 2. Enfin, le fluide ressort par l'orifice de sortie 10. La circulation du fluide pourra aussi être inversée. A la figure 5, on constate que, ici, la boîte collectrice 2 est agencée à l'extérieur du boîtier 22. De la sorte, les orifices d'entrée 8 et de sortie 10 débouchent dans la boîte collectrice 2 au niveau de la partie du faisceau traversée par le premier canal 15. En variante, les orifices d'entrée/sortie 8, 9 pourront se trouver avec la boîte collectrice correspondante à l'intérieur de l'un des canaux 15, 16, soit le canal supérieur 15, soit le canal inférieur 16.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Système de guidage de flux d'air à deux canaux, notamment pour véhicule automobile, comprenant un premier canal (15) de circulation configuré pour guider un premier flux d'air et un deuxième canal (16) de circulation configuré pour guider un deuxième flux d'air, le système comprenant un échangeur de chaleur (4) agencé à la fois dans le premier (15) et dans le deuxième canal (16) de manière à pouvoir être traversé par le premier et le deuxième flux d'air, l'échangeur de chaleur (4) comprenant un faisceau d'échange de chaleur ainsi que des orifices d'entrée (8) et de sortie (10) d'un fluide, les orifices d'entrée (8) et de sortie (10) dudit fluide sont agencés au niveau du même canal (15, 16).
2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit faisceau est configuré pour guider le fluide en au moins deux nappes (20, 21), disposées l'une derrière l'autre dans chacun des flux d'air, de manière à ce que le fluide circule dans un sens dans la première nappe (20) et dans un sens sensiblement opposé dans la deuxième nappe (21).
3. 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'échangeur de chaleur (4) comprend au moins une boîte collectrice (2) munie de l'orifice d'entrée (8) et/ou de sortie (10).
4. 4. Système selon la revendication 3, dans lequel ladite boîte collectrice (2) est divisée en deux parties (17, 18), une première partie (17) étant destinée à guider le fluide de l'orifice d'entrée (8) vers la première nappe (20), et une deuxième partie (18) étant destinée à guider le fluide de la deuxième nappe (21) vers l'orifice de sortie (10).
5. 5. Système selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel les orifices d'entrée (8) et de sortie (10) dudit fluide sont agencés sur une même face de ladite boîte collectrice (2).
6. 6. Système selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel ladite boîte collectrice (2) comprend une tubulure (23) joignant un des orifices d'entrée (8) et/ou de sortie (10) à l'une des parties (17, 18) de ladite boîte collectrice (2), la tubulure (23) traversant l'autre partie de ladite boîte.
7. 7. Système selon la revendication 6, dans lequel la tubulure (23) est reliée à l'orifice d'entrée (8).
8. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier (15) et le deuxième canal (16) sont séparés par une cloison (19) munie d'une ouverture pour l'échangeur de chaleur (4).
9. 9. Système selon la revendication 8, dans lequel l'échangeur de chaleur (4) est agencé de manière à ce que ladite boîte collectrice (2) soit orientée transversalement à la cloison (19).
10. 10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un boîtier (22) dans lequel le premier canal (15) et le deuxième canal (16) sont agencés.
11. 11.Système selon la revendication 10, dans lequel au moins une des boîtes collectrices (2) est agencée à l'extérieur du boîtier (22).
12. 12. Système selon la revendication 11, dans lequel les orifices d'entrée (8) et de sortie (10) débouchent dans ladite boîte collectrice (2) au niveau d'une même partie du faisceau traversé par l'un des canaux (15, 16).
13. 13. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un dispositif de génération de flux d'air dans chaque canal (15, 16).
14. 14. Echangeur de chaleur (4) du système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.