FR3067797A1 - EVAPORATOR HAVING TWO TABS, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE AIR CONDITIONING CIRCUIT, COMPRISING "U" TUBES AND CORRESPONDING AIR CONDITIONING CIRCUIT - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un évaporateur (1), notamment pour un circuit de climatisation de véhicule automobile, comprenant un empilement de tubes plats de circulation d'un fluide réfrigérant, les tubes plats formant deux nappes (11, 12) s'étendant dans des plans parallèles et comprenant chacune au moins trois passes de circulation du fluide réfrigérant, les tubes plats délimitant entre eux des passages d'air de manière à refroidir un flux d'air incident (9A) circulant par lesdits passages à travers les nappes successives de l'évaporateur (1). Selon l'invention, la première nappe (11) comprend une passe d'entrée (101) et une passe de sortie (106) du fluide réfrigérant de l'évaporateur (1), lesdites passes d'entrée et de sortie (101, 106) étant adjacentes, les tubes plats formant les passes latérales de l'évaporateur définissant un chemin de circulation du fluide réfrigérant en U, suivant une direction parallèle audit flux d'air incident (9A) à refroidir.The invention relates to an evaporator (1), especially for a motor vehicle air conditioning circuit, comprising a stack of flat tubes for circulating a refrigerant fluid, the flat tubes forming two sheets (11, 12) extending in parallel planes each comprising at least three coolant circulation passes, the flat tubes delimiting between them air passages so as to cool a flow of incident air (9A) flowing through said passages through the successive layers of the evaporator (1). According to the invention, the first web (11) comprises an inlet passage (101) and an outlet passage (106) of the refrigerant fluid of the evaporator (1), said inlet and outlet passes (101, 106) being adjacent, the flat tubes forming the side passages of the evaporator defining a flow path of the refrigerant U, in a direction parallel to said incident air flow (9A) to be cooled.

Description

Evaporateur à deux nappes, notamment pour circuit de climatisation de véhicule automobile, comprenant des tubes en U et circuit de climatisation correspondantTwo-layer evaporator, in particular for a motor vehicle air conditioning circuit, comprising U-shaped tubes and corresponding air conditioning circuit

1. Domaine de l'invention1. Field of the invention

L'invention concerne un évaporateur, notamment pour une installation de climatisation de véhicule automobile.The invention relates to an evaporator, in particular for an air conditioning installation of a motor vehicle.

Plus précisément, elle concerne les évaporateurs présentant deux nappes superposés comprenant chacune une pluralité de conduites de circulation d'un fluide réfrigérant.More specifically, it relates to evaporators having two superposed layers each comprising a plurality of pipes for circulation of a refrigerant fluid.

2. Art antérieur2. Prior art

Les évaporateurs comprennent, d'une part, un cœur généralement constitué de deux nappes formées d'une pluralité de conduites ou canaux parallèles pour la circulation d'un fluide réfrigérant et, d'autre part, des moyens de répartition du fluide réfrigérant disposés aux deux extrémités des nappes pour assurer la distribution et la collecte du fluide réfrigérant dans les différents conduites de chacune des nappes.The evaporators comprise, on the one hand, a core generally consisting of two layers formed by a plurality of parallel conduits or channels for the circulation of a refrigerant fluid and, on the other hand, means for distributing the refrigerant fluid arranged at the two ends of the layers to ensure the distribution and collection of the refrigerant in the various conduits of each of the layers.

Les conduites sont réalisées soit à partir de paires de plaques accolées présentant une pluralité de parois qui définissent des canaux/passages pour la circulation du fluide réfrigérant, soit à partir de tubes réunis à leurs deux extrémités par des boîtes collectrices permettant le passage du fluide réfrigérant d'un tube à un autre.The conduits are made either from pairs of adjoining plates having a plurality of walls which define channels / passages for the circulation of the coolant, or from tubes joined at their two ends by manifolds allowing the passage of the coolant from one tube to another.

Dans le cas des évaporateurs à plaques, la structure interne des conduites définit différentes zones qui forment chacune une passe de circulation du fluide réfrigérant.In the case of plate evaporators, the internal structure of the pipes defines different zones which each form a circulation pass for the refrigerant.

Dans le cas des évaporateurs à tubes, ce sont des cloisons internes prévues dans les boîtes collectrices qui définissent ces passes.In the case of tube evaporators, these are internal partitions provided in the manifolds which define these passes.

Les moyens de répartition (configuration des plaques ou cloisonnement interne des boîtes collectrices) sont donc conçus pour permettre une circulation du fluide réfrigérant en plusieurs passes, avec inversion du sens de circulation du fluide réfrigérant d'une passe à la suivante.The distribution means (configuration of the plates or internal partitioning of the manifolds) are therefore designed to allow a circulation of the coolant in several passes, with reversal of the direction of circulation of the coolant from one pass to the next.

Classiquement, chacune des deux nappes de ces évaporateurs présente trois ou quatre passes.Conventionally, each of the two layers of these evaporators has three or four passes.

Un flux d'air traverse les intervalles entre les conduites de fluide, et cède de la chaleur au fluide réfrigérant qui passe de l'état liquide à l'état gazeux.An air flow passes through the intervals between the fluid lines, and transfers heat to the refrigerant which passes from the liquid state to the gaseous state.

Le flux d'air ainsi refroidi peut notamment être utilisé ensuite pour la climatisation de l'habitacle d'un véhicule.The air flow thus cooled can in particular be then used for air conditioning the passenger compartment of a vehicle.

Des évaporateurs à deux nappes avec plusieurs trajets de fluide différents, de manière à définir dans des parties de chaque nappe, et/ou d'une nappe à l'autre, un cheminement du fluide suivant des circuits en U et/ou avec des flux croisés (c'est-à-dire en sens opposés), sont bien connus de l'homme du métier et largement décrits dans l'art antérieur.Two-layer evaporators with several different fluid paths, so as to define, in parts of each layer, and / or from one layer to another, a flow of the fluid according to U-shaped circuits and / or with flows crossed (that is to say in opposite directions), are well known to those skilled in the art and widely described in the prior art.

Le fonctionnement de ces évaporateurs est satisfaisant mais il est nécessaire d'améliorer encore l'échange thermique entre le fluide réfrigérant et l'air à refroidir.The operation of these evaporators is satisfactory but it is necessary to further improve the heat exchange between the refrigerant and the air to be cooled.

Cette amélioration implique notamment de maximiser la surface utile pour l'échange thermique entre l'air incident et le fluide réfrigérant.This improvement notably involves maximizing the surface area useful for the heat exchange between the incident air and the refrigerant.

Dans ce contexte, chaque nappe de l'évaporateur comprend dans sa partie basse et dans sa partie haute des moyens de répartition du fluide réfrigérant dans les nappes, appelés également moyens répartiteurs.In this context, each layer of the evaporator comprises in its lower part and in its upper part means for distributing the refrigerant fluid in the layers, also called distributing means.

Il a été observé que les zones de l'évaporateur situées au niveau de ces moyens de répartition du fluide réfrigérant ne sont pas utiles pour l'échange thermique puisqu'il n'est pas possible d'y positionner des ailettes intercalaires destinées, de façon connue, à être traversées par un flux d'air et à favoriser l'échange thermique entre le fluide réfrigérant et l'air à refroidir.It has been observed that the zones of the evaporator situated at the level of these means for distributing the coolant are not useful for heat exchange since it is not possible to position therein intermediate fins intended for known, to be traversed by an air flow and to promote the heat exchange between the refrigerant and the air to be cooled.

Ceci limite, par conséquent, la surface utile d'échange thermique entre le fluide réfrigérant et l'air à refroidir.This therefore limits the useful heat exchange area between the refrigerant and the air to be cooled.

Il est en outre nécessaire de conserver une bonne homogénéité de température entre les différentes régions (droite/gauche, haut/bas) de l'évaporateur, ce qui implique de maîtriser le processus d'évaporation, notamment du point de vue de la répartition des pertes de charge au sein des diverses régions de l'évaporateur.It is also necessary to maintain good temperature uniformity between the different regions (right / left, up / down) of the evaporator, which implies controlling the evaporation process, in particular from the point of view of the distribution of the pressure losses within the various regions of the evaporator.

L'un des buts de l'invention est ainsi de concevoir un évaporateur à deux nappes dont la structure favorise l'échange thermique entre le fluide réfrigérant et l'air à refroidir.One of the aims of the invention is thus to design an evaporator with two layers, the structure of which promotes the heat exchange between the refrigerant and the air to be cooled.

Un autre but de l'invention est de proposer un évaporateur à deux nappes dont la structure définit pour le fluide réfrigérant un trajet qui optimise les différentes passes de circulation du fluide réfrigérant les unes par rapport aux autres et améliore le processus d'évaporation.Another object of the invention is to provide an evaporator with two layers, the structure of which defines a path for the refrigerant fluid which optimizes the various circulation passes of the refrigerant fluid with respect to each other and improves the evaporation process.

3. Résumé de l'invention3. Summary of the invention

L'invention propose à cet effet un évaporateur, notamment pour un circuit de climatisation de véhicule automobile, comprenant un empilement de tubes plats de circulation d'un fluide réfrigérant formant deux nappes s'étendant dans des plans parallèles et comprenant chacune au moins trois passes de circulation du fluide réfrigérant, les tubes plats délimitant entre eux des passages d'air de manière à refroidir un flux d'air incident circulant par lesdits passages à travers les nappes successives de l'évaporateur.The invention provides for this purpose an evaporator, in particular for a motor vehicle air conditioning circuit, comprising a stack of flat tubes for circulation of a refrigerant forming two layers extending in parallel planes and each comprising at least three passes of circulation of the refrigerant, the flat tubes delimiting between them air passages so as to cool an incident air flow circulating by said passages through the successive layers of the evaporator.

Selon l'invention, la première nappe comprend une première passe, dite passe d'entrée du fluide réfrigérant dans l'évaporateur, et une dernière passe, dite passe de sortie du fluide réfrigérant de l'évaporateur, les passes d'entrée et de sortie étant adjacentes et la première nappe étant située du côté du flux d'air incident à refroidir. La passe de sortie du fluide caloporteur est située sur un bord de la première nappe.According to the invention, the first layer comprises a first pass, called the inlet pass of the refrigerant fluid into the evaporator, and a last pass, called the outlet pass of the coolant fluid from the evaporator, the inlet and outlet being adjacent and the first sheet being situated on the side of the incident air flow to be cooled. The heat transfer fluid outlet pass is located on an edge of the first ply.

Toujours selon l'invention, les tubes plats formant les passes latérales de ladite première nappe et de la deuxième nappe dudit évaporateur, ces passes latérales étant situées sur les bords de ce dernier, définissent un chemin de circulation du fluide réfrigérant en U suivant une direction parallèle audit flux d'air à refroidir, et orthogonale à la direction d'empilement des tubes.Still according to the invention, the flat tubes forming the side passes of said first layer and of the second layer of said evaporator, these side passes being located on the edges of the latter, define a path for the circulation of the refrigerant in U in a direction. parallel to said air flow to be cooled, and orthogonal to the stacking direction of the tubes.

La mise en oeuvre de tels tubes plats en U permet le retournement du réfrigérant dans la partie basse ou la partie haute de l’évaporateur, en fonction de l'orientation de ces tubes.The implementation of such flat U-shaped tubes allows the refrigerant to be turned over in the lower part or the upper part of the evaporator, depending on the orientation of these tubes.

Le chemin en U s'étend dans un plan parallèle au flux d'air à refroidir.The U-shaped path extends in a plane parallel to the air flow to be cooled.

Ceci permet d'agencer des ailettes intercalaires pour l'échange thermique entre l'air et l’évaporateur jusqu'en bas ou en haut de ce dernier.This makes it possible to arrange intermediate fins for the heat exchange between the air and the evaporator up to the bottom or at the top of the latter.

Il est ainsi possible de réduire la portion de surface, également nommée zone, non utile pour l'échange thermique entre le fluide réfrigérant et l'air à refroidir, et donc d'améliorer cet échange thermique.It is thus possible to reduce the surface portion, also called zone, which is not useful for the heat exchange between the refrigerant and the air to be cooled, and therefore to improve this heat exchange.

La mise en œuvre de tels tubes plats en U permet de plus de réduire la perte de charge au niveau du flux d'air incident, puisqu'une partie d'ailette remplace une partie qui ne permettait pas auparavant l'écoulement de l'air.The implementation of such flat U-shaped tubes also makes it possible to reduce the pressure drop at the level of the incident air flow, since a part of the fin replaces a part which did not previously allow the flow of air .

La mise en œuvre de tubes plats en U au niveau de chacune des passes latérales permet en outre de conserver une symétrie centrale dans l'agencement de l’évaporateur.The implementation of flat U-shaped tubes at each of the lateral passes also makes it possible to maintain central symmetry in the arrangement of the evaporator.

Les débits d'air au niveau des sorties droite et gauche de l’évaporateur peuvent ainsi être constamment équilibrés.The air flows at the right and left evaporator outlets can thus be constantly balanced.

Un évaporateur selon l'invention présente en outre l'avantage que les passes les plus chaudes sont disposées du côté du flux d'air incident et les passes les plus froides sont disposées du côté de la sortie du flux d'air de l’évaporateur. Les passes qui sont parcourues en dernière par le fluide réfrigérant, c'est-à-dire les passes les plus froides, sont donc disposées sur la deuxième nappe.An evaporator according to the invention also has the advantage that the hottest passes are arranged on the side of the incident air flow and the coldest passes are arranged on the side of the outlet of the air flow from the evaporator . The passes which are last traversed by the refrigerant, that is to say the coldest passes, are therefore arranged on the second ply.

Cette mise en œuvre particulière des passes d'entrée et de sortie de l'évaporateur permet d'optimiser l'homogénéité de la température de l'air refroidi en sortie de l'évaporateur.This particular implementation of the inlet and outlet passes of the evaporator makes it possible to optimize the uniformity of the temperature of the air cooled at the outlet of the evaporator.

Une telle configuration permet, en outre, d'améliorer les échanges thermiques entre l'évaporateur et l'air qui le traverse puisque le différentiel de température entre le flux d'air traversant l'évaporateur et la température du fluide réfrigérant est maximisé.Such a configuration also makes it possible to improve the heat exchanges between the evaporator and the air passing through it since the temperature differential between the air flow passing through the evaporator and the temperature of the refrigerant is maximized.

Par ailleurs, le fait de disposer la passe de sortie de fluide sur une extrémité de la première nappe permet de mettre en œuvre une phase classique de surchauffe du fluide réfrigérant de manière à ce que le fluide s'évapore entièrement avant injection dans le compresseur d'un circuit de climatisation, par exemple.Furthermore, the fact of placing the fluid outlet pass on one end of the first ply makes it possible to implement a conventional phase of overheating of the refrigerant fluid so that the fluid evaporates entirely before injection into the compressor d 'an air conditioning system, for example.

Selon un aspect particulier de l'invention, les tubes dudit empilement sont empilés en alternance avec des ailettes, aussi appelées intercalaires, traversées par ledit flux d'air incident à refroidir.According to a particular aspect of the invention, the tubes of said stack are alternately stacked with fins, also called spacers, through which said incident air flow to be cooled.

Selon un aspect particulier de l'invention, chaque nappe est constituée d'une pluralité de conduites parallèles parcourues par le fluide réfrigérant, au moins une passe latérale comprenant plus de conduites qu'au moins une passe centrale.According to a particular aspect of the invention, each sheet consists of a plurality of parallel pipes traversed by the refrigerant, at least one side pass comprising more pipes than at least one central pass.

A la différence d'une passe latérale, une « passe centrale » n'est pas positionnée au bord d'une nappe. L'augmentation relative du nombre de conduites d'une passe latérale, en comparaison avec une passe centrale, permet d'augmenter la surface utile d'échange thermique de la passe latérale, tout en limitant les portions de surface dédiées à la circulation du réfrigérant entre les différentes passes.Unlike a side pass, a "central pass" is not positioned at the edge of a sheet. The relative increase in the number of pipes of a side pass, in comparison with a central pass, makes it possible to increase the useful heat exchange surface of the side pass, while limiting the portions of surface dedicated to the circulation of the refrigerant. between the different passes.

Selon un aspect particulier de l'invention, les ailettes disposées entre les tubes des passes latérales sont plus longues que les ailettes disposées entre les tubes d'au moins une passe centrale située entre les passes latérales.According to a particular aspect of the invention, the fins arranged between the tubes of the side passes are longer than the fins arranged between the tubes of at least one central pass located between the side passes.

L'augmentation relative de la longueur des ailettes d'une passe latérale, en comparaison avec une passe centrale, permet également d'augmenter la surface utile d'échange thermique de la passe latérale, tout en limitant les portions de surface dédiées à la circulation du réfrigérant entre les différentes passes.The relative increase in the length of the fins of a lateral pass, in comparison with a central pass, also makes it possible to increase the useful heat exchange surface of the lateral pass, while limiting the portions of surface dedicated to circulation. refrigerant between the different passes.

Selon un aspect particulier de l'invention, l'évaporateur comprend six passes de circulation du fluide réfrigérant, lesdites première et deuxième nappes comprennent chacune trois passes de circulation du fluide réfrigérant.According to a particular aspect of the invention, the evaporator comprises six passes for circulation of the refrigerant, said first and second layers each comprise three passes for circulation of the refrigerant.

Selon un aspect particulier de l'invention, ladite première nappe comprend successivement ladite dernière passe de sortie, ladite première passe et une deuxième passe de circulation du fluide réfrigérant.According to a particular aspect of the invention, said first layer successively comprises said last outlet pass, said first pass and a second pass for circulation of the refrigerant.

Selon un aspect particulier de l'invention, ladite deuxième nappe comprend successivement une cinquième passe, une quatrième passe et une troisième passe de circulation du fluide réfrigérant, disposées respectivement en vis-à-vis de la dernière passe de sortie, la première passe et la deuxième passe de la première nappe.According to a particular aspect of the invention, said second sheet successively comprises a fifth pass, a fourth pass and a third pass for circulation of the refrigerant, arranged respectively opposite the last exit pass, the first pass and the second pass of the first layer.

Selon un aspect particulier de l'invention, les tubes en U des passes latérales d'un premier bord de l'évaporateur sont positionnés en sens inverse des tubes en U des passes latérales d'un deuxième bord de l'évaporateur.According to a particular aspect of the invention, the U-shaped tubes of the lateral passes of a first edge of the evaporator are positioned in the opposite direction to the U-shaped tubes of the lateral passes of a second edge of the evaporator.

Selon un aspect particulier de l'invention, chaque nappe est constituée d'une pluralité de conduites parallèles parcourues par le fluide réfrigérant et définies par les tubes, lesdites dernière et la cinquième passe comprenant entre 20% et 40% desdites conduites.According to a particular aspect of the invention, each sheet consists of a plurality of parallel pipes traversed by the refrigerant and defined by the tubes, said last and the fifth pass comprising between 20% and 40% of said pipes.

Selon un autre aspect de l'invention, lesdites dernière et cinquième passes comprennent environ 40% desdites conduites.According to another aspect of the invention, said last and fifth passes comprise approximately 40% of said pipes.

Les première, deuxième, troisième et quatrième passes comprennent donc environ 60% des conduites de l'évaporateur, soit environ 30% chacune.The first, second, third and fourth passes therefore comprise approximately 60% of the lines of the evaporator, or approximately 30% each.

Une telle répartition des conduites dans les passes de l’évaporateur permet de privilégier une performance optimale de l’évaporateur en terme de différence de température entre l'air incident et l'air sortant de l’évaporateur.Such a distribution of the pipes in the evaporator passes makes it possible to favor optimum performance of the evaporator in terms of temperature difference between the incident air and the air leaving the evaporator.

Selon encore un aspect de l'invention, lesdites dernière et cinquième passes comprennent environ 30% desdites conduites.According to yet another aspect of the invention, said last and fifth passes comprise approximately 30% of said pipes.

Les première, deuxième, troisième et quatrième passes comprennent donc environ 70% des conduites de l’évaporateur, soit environ 35% chacune.The first, second, third and fourth passes therefore comprise approximately 70% of the evaporator lines, or approximately 35% each.

Une telle répartition des conduites dans les passes de l’évaporateur permet de privilégier une homogénéité optimale de la température de l'air en sortie de l’évaporateur.Such a distribution of the pipes in the evaporator passes makes it possible to favor optimal homogeneity of the temperature of the air leaving the evaporator.

Selon un aspect de l'invention, l’évaporateur comprend huit passes, lesdites première et deuxième nappes comprenant chacune quatre passes de circulation du fluide réfrigérant.According to one aspect of the invention, the evaporator comprises eight passes, said first and second layers each comprising four passes for circulation of the coolant.

Selon un aspect de l'invention, chaque passe de l’évaporateur comprend entre trente et cinquante conduites dans lesquels circule le réfrigérant.According to one aspect of the invention, each pass of the evaporator comprises between thirty and fifty pipes in which the refrigerant circulates.

L'invention concerne également un circuit de climatisation automobile comprenant au moins un évaporateur tel que décrit précédemment.The invention also relates to an automobile air conditioning circuit comprising at least one evaporator as described above.

4. Liste des figures4. List of figures

D'autres caractéristiques et avantages de tels évaporateurs selon l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante de deux modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titres de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :Other characteristics and advantages of such evaporators according to the invention will appear more clearly on reading the following detailed description of two particular embodiments of the invention, given by way of simple illustrative and nonlimiting examples, and of the attached drawings. , among which :

la figure 1 est une représentation schématique, vue du dessus, de la configuration des passes de circulation du fluide réfrigérant dans un évaporateur selon un premier mode de réalisation de l'invention ;Figure 1 is a schematic representation, seen from above, of the configuration of the refrigerant fluid circulation passes in an evaporator according to a first embodiment of the invention;

la figure 2 est une vue en perspective de l’évaporateur de la figure 1 montrant le sens de circulation du fluide dans les passes ;Figure 2 is a perspective view of the evaporator of Figure 1 showing the direction of fluid flow in the passes;

la figure 3 est une vue schématique de côté d'une plaque en U mise en œuvre dans un évaporateur conforme à l'invention ;Figure 3 is a schematic side view of a U-shaped plate implemented in an evaporator according to the invention;

la figure 4 est une vue schématique de face d'un évaporateur deux nappes et deux passes de l'art antérieur comprenant un empilement de plaques en U;Figure 4 is a schematic front view of a two-layer evaporator and two passes of the prior art comprising a stack of U-shaped plates;

la figure 5 est une représentation schématique, vue de face, des surfaces frontales dites utiles et non utiles de l'évaporateur selon le premier mode de réalisation de l'invention ;FIG. 5 is a schematic representation, front view, of the so-called useful and non-useful front surfaces of the evaporator according to the first embodiment of the invention;

la figure 6 est une représentation schématique, vue du dessus, de la configuration des passes de circulation du fluide réfrigérant dans un évaporateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;Figure 6 is a schematic representation, seen from above, of the configuration of the coolant circulation passes in an evaporator according to a second embodiment of the invention;

la figure 7 est une vue en perspective de l'évaporateur de la figure 3 montrant le sens de circulation du fluide dans les passes ; et la figure 8 représente les courbes de variation de pression et de température du fluide réfrigérant circulant dans un évaporateur.Figure 7 is a perspective view of the evaporator of Figure 3 showing the direction of flow of the fluid in the passes; and FIG. 8 represents the pressure and temperature variation curves of the refrigerant circulating in an evaporator.

5. Description détaillée de l'invention5. Detailed description of the invention

Sur les différentes figures, sauf indication contraire, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence et présentent les mêmes caractéristiques techniques et modes de fonctionnement.In the various figures, unless otherwise indicated, identical elements have the same reference numbers and have the same technical characteristics and operating modes.

Les différents modes de réalisation selon la présente l'invention sont conçus tout particulièrement pour optimiser les pertes de charge subies par le fluide réfrigérant au cours des différentes passes de circulation dans l'évaporateur, conduisant ainsi à une meilleure maîtrise du processus d'évaporation et à une meilleure homogénéité de la température de l'air refroidi en sortie de l'évaporateur, notamment.The various embodiments according to the present invention are designed very particularly to optimize the pressure drops undergone by the refrigerant during the various circulation passes in the evaporator, thus leading to better control of the evaporation process and a better uniformity of the temperature of the air cooled at the outlet of the evaporator, in particular.

Ces différents modes de réalisation de la présente invention visent de plus à maximiser la surface frontale utile de l'évaporateur pour l'échange thermique entre l'air incident et le fluide réfrigérant.These various embodiments of the present invention also aim to maximize the useful front surface of the evaporator for the heat exchange between the incident air and the refrigerant.

Les exemples de réalisation décrits ci-après concernent un évaporateur du type à plaques qui est mis en œuvre dans un circuit de fluide réfrigérant pour la climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile.The embodiments described below relate to an evaporator of the plate type which is used in a refrigerant circuit for air conditioning the passenger compartment of a motor vehicle.

5.1 Description d'un premier mode de réalisation5.1 Description of a first embodiment

Les figures 1 et 2 illustrent un évaporateur 1, selon un premier mode de réalisation, comprenant un cœur d'évaporateur 10 constitué de deux nappes 11, 12 adjacentes s'étendant dans des plans parallèles.Figures 1 and 2 illustrate an evaporator 1, according to a first embodiment, comprising an evaporator core 10 consisting of two adjacent layers 11, 12 extending in parallel planes.

La première nappe 11 de l'évaporateur 1 est située du côté de l'entrée du flux d'air incident, ou air chaud, 9A à refroidir tandis que la deuxième nappe 12 est située derrière la première nappe 11, c'est-à-dire du côté de la sortie du flux d'air, appelé flux d'air refroidi 9B, de l'évaporateur 1.The first layer 11 of the evaporator 1 is located on the side of the inlet of the incident air flow, or hot air, 9A to be cooled while the second layer 12 is located behind the first layer 11, that is to say say on the outlet side of the air flow, called cooled air flow 9B, of the evaporator 1.

Chaque nappe 11, 12 est formée d'une pluralité de conduites 13 parallèles parcourues par un fluide réfrigérant de manière à refroidir le flux d'air 9A traversant successivement les première 11 et deuxième 12 nappes.Each sheet 11, 12 is formed of a plurality of parallel pipes 13 traversed by a refrigerant fluid so as to cool the air flow 9A successively passing through the first 11 and second 12 sheets.

Un port d'entrée 131 et un port de sortie 132 de fluide réfrigérant sont disposés sur une face latérale de l'évaporateur 1.An inlet port 131 and an outlet port 132 of refrigerant fluid are arranged on a side face of the evaporator 1.

L'évaporateur 1 est réalisé à partir d'un empilement de tubes plats, chaque tube plat étant formé de deux plaques de tôle de métal qui sont en contact entre elles sur leurs bords périphériques de manière à définir avec leurs parois internes des conduites 13 de circulation du fluide réfrigérant.The evaporator 1 is produced from a stack of flat tubes, each flat tube being formed of two sheets of metal sheet which are in contact with each other on their peripheral edges so as to define with their internal walls pipes 13 of refrigerant circulation.

Les conduites 13 sont ainsi réalisées à partir des plaques individuelles reliées les unes aux autres de manière à définir une circulation du fluide réfrigérant prédéterminée.The pipes 13 are thus produced from the individual plates connected to each other so as to define a predetermined circulation of the refrigerating fluid.

Entre chaque tube plat est laissé un espace pour le passage d'un flux d'air à refroidir.Between each flat tube is left a space for the passage of an air flow to be cooled.

De façon connue, les plaques sont configurées de sorte à définir des moyens répartiteurs de fluide à au moins une des deux extrémités (supérieure et/ou inférieure) des nappes.In known manner, the plates are configured so as to define fluid distributing means at at least one of the two ends (upper and / or lower) of the sheets.

Ces moyens répartiteurs assurent la distribution et la collecte du fluide réfrigérant dans les différentes conduites 13 des nappes 11, 12, en définissant entre les moyens répartiteurs une circulation du fluide dans un sens donné pour chaque conduite 13.These distributing means distribute and collect the coolant in the various pipes 13 of the sheets 11, 12, by defining between the distributing means a circulation of the fluid in a given direction for each pipe 13.

Dans le mode de réalisation de la figure 2, les plaques de l’évaporateur 1 présentent des orifices à l'extrémité supérieure, les orifices étant bordés de collerettes de sorte à former un espace collecteur d'entrée relié au port d'entrée 131 et un espace collecteur de sortie relié au port de sortie 132 lorsque les plaques sont empilées.In the embodiment of FIG. 2, the plates of the evaporator 1 have orifices at the upper end, the orifices being bordered by flanges so as to form an inlet collecting space connected to the inlet port 131 and an outlet manifold space connected to the outlet port 132 when the plates are stacked.

Comme le montre la figure 1, le cœur d'évaporateur 10 est divisé en six zones, ou passes, qui sont ici réparties uniformément entre les deux nappes 11, 12.As shown in FIG. 1, the evaporator core 10 is divided into six zones, or passes, which are here distributed uniformly between the two layers 11, 12.

Par « passe de circulation », on entend le parcours du fluide réfrigérant dans une ou plusieurs conduites 13 d'une nappe.By "circulation pass" means the path of the refrigerant in one or more pipes 13 of a sheet.

En d'autres termes, la première nappe 11 et la deuxième nappe 12 comprennent chacune trois passes.In other words, the first ply 11 and the second ply 12 each comprise three passes.

Ainsi, la première nappe 11 est divisée en trois zones dans le sens de la longueur de l’évaporateur 1, définissant d'un bord à un autre trois passes de circulation du fluide réfrigérant.Thus, the first layer 11 is divided into three zones along the length of the evaporator 1, defining from one edge to another three passes for the circulation of the refrigerant.

Selon l'invention, la première passe, dite passe d'entrée du fluide réfrigérant, et la sixième passe, dite passe de sortie du fluide réfrigérant ou dernière passe, 106 de l’évaporateur 1, sont disposées dans la première nappe 11 de l’évaporateur 1.According to the invention, the first pass, called the coolant inlet pass, and the sixth pass, called the coolant exit pass or last pass, 106 of the evaporator 1, are arranged in the first layer 11 of the '' evaporator 1.

Plus précisément, l'invention propose de disposer ces passes d'entrée 101 et de sortie 106 de façon adjacente et de placer la passe de sortie 106 du fluide sur un bord de la première nappe 11 (à gauche sur la figure 1), et donc à proximité d'une face latérale de l’évaporateur.More specifically, the invention proposes to arrange these inlet passes 101 and outlet passes 106 adjacent to one another and to place the outlet pass 106 of the fluid on an edge of the first ply 11 (on the left in FIG. 1), and therefore near a side face of the evaporator.

Une deuxième passe 102 est disposée de façon adjacente à la passe d'entrée 101 du fluide, sur l'autre bord de la première nappe 11 (à droite sur la figure 1).A second pass 102 is arranged adjacent to the inlet pass 101 of the fluid, on the other edge of the first ply 11 (on the right in FIG. 1).

La passe d'entrée 101 est donc disposée au milieu de la première nappe 11, entre la passe de sortie 106 et une deuxième passe 102.The inlet pass 101 is therefore placed in the middle of the first ply 11, between the outlet pass 106 and a second pass 102.

La deuxième nappe 12 est également divisée en trois zones dans le sens de la longueur de l'évaporateur 1, définissant trois passes de circulation du fluide réfrigérant. Cette deuxième nappe présente successivement (de droite à gauche sur la figure 1) une troisième passe 103, une quatrième passe 104 et une cinquième passe 105. La troisième passe 103 est située sur un bord de la deuxième nappe 12 (à droite sur la figure 1) et est en vis-à-vis de la deuxième passe 102 de la première nappe 11. La cinquième passe 105 est située sur l'autre bord de deuxième nappe 12 (à gauche sur la figure 1) et est en vis-à-vis de la passe de sortie 106 du fluide de la première nappe 11. La quatrième passe 104, qui se situe en vis-à-vis de la passe d'entrée 101 du fluide, est disposée au milieu de la deuxième nappe 12, entre la cinquième passe 105 et la troisième passe 103.The second layer 12 is also divided into three zones along the length of the evaporator 1, defining three passes for circulation of the refrigerant fluid. This second layer successively has (from right to left in FIG. 1) a third pass 103, a fourth pass 104 and a fifth pass 105. The third pass 103 is located on an edge of the second layer 12 (on the right in the figure 1) and is opposite the second pass 102 of the first ply 11. The fifth pass 105 is located on the other edge of the second ply 12 (on the left in FIG. 1) and is opposite -vis the outlet pass 106 of the fluid from the first ply 11. The fourth pass 104, which is located opposite the inlet pass 101 of the fluid, is arranged in the middle of the second ply 12, between the fifth pass 105 and the third pass 103.

L'évaporateur 1 comprend donc six passes successives 101,102,103,104, 105, 106 qui définissent un circuit de circulation du fluide réfrigérant entre l'entrée 131 et la sortie 132 du fluide de l'évaporateur 1, avec une inversion du sens de circulation du fluide à chaque passe successive, comme illustré sur la figure 2.The evaporator 1 therefore comprises six successive passes 101, 102, 103, 104, 105, 106 which define a circuit for circulation of the refrigerant fluid between the inlet 131 and the outlet 132 of the fluid from the evaporator 1, with a reversal of the direction of circulation of the fluid to each successive pass, as illustrated in Figure 2.

Plus précisément, le sens de circulation des passes adjacentes (les passes 103 et 105, par exemple) à une passe donnée (la passe 104) est inversé par rapport au sens de circulation du fluide de cette passe (la passe 104).More specifically, the direction of circulation of the adjacent passes (passes 103 and 105, for example) to a given pass (pass 104) is reversed with respect to the direction of circulation of the fluid in this pass (pass 104).

Par exemple, pour la première passe 101, la circulation du fluide se fait vers le bas tandis que pour toutes les passes adjacentes (les passes 106, 102 et 104) à cette première passe 101, la circulation du fluide se fait vers le haut.For example, for the first pass 101, the circulation of the fluid is done downward while for all the adjacent passes (the passes 106, 102 and 104) to this first pass 101, the circulation of the fluid is done upward.

Cette caractéristique est applicable pour toutes les passes de l’évaporateur 1.This characteristic is applicable for all passes of evaporator 1.

Cette configuration particulière des passes de l’évaporateur 1 s'avère être optimale tant pour maximiser l'écart de température entre le flux d'air incident 9A et le flux d'air refroidi 9B après traversée de l’évaporateur 1, que pour conserver une bonne homogénéité de température entre les différentes régions (droite/gauche, haut/bas) de l’évaporateur 1.This particular configuration of the evaporator 1 passes proves to be optimal both to maximize the temperature difference between the incident air flow 9A and the cooled air flow 9B after passing through the evaporator 1, as well as to preserve good temperature uniformity between the different regions (right / left, top / bottom) of evaporator 1.

En effet, comme illustré sur la figure 8, les inventeurs ont observé que la température du fluide réfrigérant diminuait au fur et à mesure qu'il circulait dans l’évaporateur, du fait de la diminution de la pression (liée aux pertes de charge) du fluide entre l'entrée et la sortie du fluide dans l’évaporateur.In fact, as illustrated in FIG. 8, the inventors have observed that the temperature of the refrigerant fluid decreases as it circulates in the evaporator, due to the decrease in pressure (linked to pressure drops) of fluid between the inlet and the outlet of the fluid in the evaporator.

Les passes de circulation de fluide les plus froides sont donc celles qui se situent en dernière dans le circuit de circulation.The coldest fluid circulation passes are therefore those which are located last in the circulation circuit.

Par ailleurs, il est connu de surchauffer la passe de sortie du fluide réfrigérant (comme illustré à droite de la deuxième courbe de la figure 8) afin que le fluide, en sortie de l’évaporateur, se présente uniquement sous phase gazeuse et donc à plus haute température, avant injection dans le compresseur du circuit de climatisation, par exemple.Furthermore, it is known to overheat the coolant outlet pass (as illustrated on the right of the second curve in FIG. 8) so that the fluid, at the outlet of the evaporator, is present only in the gaseous phase and therefore at higher temperature, before injection into the compressor of the air conditioning circuit, for example.

Partant de ces constats, les inventeurs ont choisi de disposer la passe de sortie 106 de fluide, qui doit être surchauffée, sur la première nappe 11 de l’évaporateur 1, cette première nappe 11 étant en contact avec le flux d'air 9A incident (air chaud).On the basis of these observations, the inventors have chosen to arrange the fluid outlet pass 106, which must be overheated, on the first layer 11 of the evaporator 1, this first layer 11 being in contact with the incident air flow 9A (hot air).

Les première 101 et deuxième 102 passes, qui sont aussi les plus chaudes puisque situées en début du circuit de circulation du fluide, sont également disposées sur la première nappe 11.The first 101 and second 102 passes, which are also the hottest since they are located at the start of the fluid circulation circuit, are also arranged on the first ply 11.

La cinquième passe 105, qui est la passe la plus froide puisque située en fin du circuit de circulation du fluide, est disposée contre la passe la plus chaude, en l'occurrence la dernière passe de sortie 106, sur la deuxième nappe 12 de l’évaporateur 1.The fifth pass 105, which is the coldest pass since it is located at the end of the fluid circulation circuit, is arranged against the hottest pass, in this case the last exit pass 106, on the second layer 12 of the '' evaporator 1.

Les troisième passe 103 et quatrième passe 104 de la deuxième nappe 12, qui sont aussi considérées comme des passes froides pour les mêmes raisons que la cinquième passe 105, sont également disposées sur la deuxième nappe 12, respectivement contre (ou en vis-à-vis des) les deuxième passe 102 et première passe 101 de la première nappe 11.The third pass 103 and fourth pass 104 of the second ply 12, which are also considered to be cold passes for the same reasons as the fifth pass 105, are also arranged on the second ply 12, respectively against (or opposite) screws) the second pass 102 and first pass 101 of the first ply 11.

L'invention propose donc une configuration dans laquelle les passes les plus chaudes (à savoir les passes 101, 102 et 106) sont disposées sur la première nappe 11 et les passes les plus froides (à savoir les passes 103, 104 et 105) sur la deuxième nappe 12 de l'évaporateur 1, de façon à maximiser l'écart de température entre le flux d'air incident 9A et le flux d'air refroidi 9B après traversée de l'évaporateur 1.The invention therefore provides a configuration in which the hottest passes (namely passes 101, 102 and 106) are arranged on the first ply 11 and the coldest passes (namely passes 103, 104 and 105) on the second layer 12 of the evaporator 1, so as to maximize the temperature difference between the incident air flow 9A and the cooled air flow 9B after passing through the evaporator 1.

Par ailleurs, cette configuration des passes dans l'évaporateur 1 permet un équilibrage de la température des passes disposées en vis-à-vis (la passe 106 avec la passe 105, la passe 101 avec la passe 104, la passe 102 avec la passe 103) afin de conserver une bonne homogénéité de température entre les différentes régions de l'évaporateur 1.Furthermore, this configuration of the passes in the evaporator 1 makes it possible to balance the temperature of the passes arranged opposite (the pass 106 with the pass 105, the pass 101 with the pass 104, the pass 102 with the pass 103) in order to maintain good temperature uniformity between the different regions of evaporator 1.

L'inversion du sens de circulation du fluide entre deux passes adjacentes (d'une même nappe et de deux nappes distinctes) permet également d'homogénéiser la température au sein de l'évaporateur 1.The inversion of the direction of circulation of the fluid between two adjacent passes (of the same layer and of two distinct layers) also makes it possible to homogenize the temperature within the evaporator 1.

Toujours selon l'invention, les passes 102 et 103 et les passes 105 et 106, positionnées sur les bords de l'évaporateur 1, sont formées à partir d'une pluralité de tubes plat d'un premier type, dits tubes en U.Still according to the invention, the passes 102 and 103 and the passes 105 and 106, positioned on the edges of the evaporator 1, are formed from a plurality of flat tubes of a first type, called U-shaped tubes.

Les plaques formant un tube en U définissent un chemin de circulation en U du fluide réfrigérant au sein du tube.The plates forming a U-shaped tube define a U-shaped circulation path of the refrigerant within the tube.

La figure 3 est une vue de face d'une telle plaque 2.FIG. 3 is a front view of such a plate 2.

Une telle plaque 2 en U est constituée de deux canaux 2a et 2b longitudinaux comprenant à leur extrémité supérieure un orifice 21 d'admission et un orifice 23 de sortie du fluide réfrigérant respectivement et, au niveau de leur extrémité inférieure, un passage de retournement 22 permettant au fluide réfrigérant de circuler entre les canaux 2a et 2b de la plaque 2 en U où il circule dans des sens opposés.Such a U-shaped plate 2 consists of two longitudinal channels 2a and 2b comprising at their upper end an orifice 21 for admission and an orifice 23 for outlet of the coolant respectively and, at their lower end, a turning passage 22 allowing the refrigerant to circulate between the channels 2a and 2b of the plate 2 in a U where it circulates in opposite directions.

Bien entendu, l'orientation de la plaque 2 en U dans la figure 3 est choisie à titre purement illustratif, une telle plaque 2 en U pouvant être positionnée dans un sens comme dans un autre, ou en d'autres termes, avec son passage de retournement 22 orienté vers le bas ou vers le haut.Of course, the orientation of the U-shaped plate 2 in FIG. 3 is chosen purely by way of illustration, such a U-shaped plate 2 being able to be positioned in one direction as in another, or in other words, with its passage turning 22 oriented downwards or upwards.

Un tube en U est ici formé par deux plaques 2 en U disposées l'une contre l'autre, les canaux 2a, 2b des deux plaques en vis-à-vis formant des conduites 13 appartenant chacune à une passe.A U-shaped tube is here formed by two U-shaped plates 2 arranged one against the other, the channels 2a, 2b of the two facing plates forming conduits 13 each belonging to a pass.

La figure 5 est une vue schématique de face, du côté de la deuxième nappe 12, de l’évaporateur 1 selon le premier mode de réalisation de l'invention.FIG. 5 is a schematic front view, on the side of the second ply 12, of the evaporator 1 according to the first embodiment of the invention.

Comme décrit précédemment, l’évaporateur 1 comprend sur chacun de ses bords une paire de passes 102 et 103, et 105 et 106, constituées d'une pluralité de tubes parallèles en U reliant les deux nappes 11 et 12 entre elles.As described above, the evaporator 1 comprises on each of its edges a pair of passes 102 and 103, and 105 and 106, made up of a plurality of parallel U-shaped tubes connecting the two layers 11 and 12 together.

Les tubes en U de ces passes 102, 103, 105, 106 sont obtenus par assemblage de plaques en U identiques à celle illustrée sur la figure 3.The U-shaped tubes of these passes 102, 103, 105, 106 are obtained by assembling U-shaped plates identical to that illustrated in FIG. 3.

Au niveau d'un premier bord, les tubes en U constituant les passes 102 et 103 sont agencés de manière à ce que leurs orifices d'admission et de sortie 21, 23 du réfrigérant soient positionnés dans la partie basse des passes, et que leur passage de retournement 22 soit positionné en partie haute.At a first edge, the U-shaped tubes constituting the passes 102 and 103 are arranged so that their inlet and outlet orifices 21, 23 of the refrigerant are positioned in the lower part of the passes, and their turning passage 22 is positioned in the upper part.

Selon cette configuration et tel qu'illustré par les flèches directionnelles de la figure 5, le réfrigérant est retourné dans la partie haute des passes 102 et 103, qui est comprise dans la zone utile 3a d'échange thermique entre le réfrigérant et l'air traversant l’évaporateur 1.According to this configuration and as illustrated by the directional arrows in FIG. 5, the refrigerant is returned to the upper part of the passes 102 and 103, which is included in the useful zone 3a of heat exchange between the refrigerant and the air passing through the evaporator 1.

Au niveau du bord opposé de l’évaporateur 1, les tubes en U constituant les passes 105 et 106 sont agencés en opposition de sens par rapport aux passes 102 et 103 de l'autre bord.At the opposite edge of the evaporator 1, the U-shaped tubes constituting the passes 105 and 106 are arranged in opposite direction relative to the passes 102 and 103 on the other edge.

Ainsi, les tubes en U des passes 105 et 106 sont agencés de manière à ce que leurs orifices d'admission et de sortie 21, 23 du réfrigérant soient positionnés dans la partie haute des passes, et que leur passage de retournement 22 soit positionné en partie basse.Thus, the U-shaped tubes of the passes 105 and 106 are arranged in such a way that their inlet and outlet orifices 21, 23 of the coolant are positioned in the upper part of the passes, and that their turning passage 22 is positioned in lower part.

Selon cette configuration et tel qu'illustré par les flèches directionnelles de la figure 5, le réfrigérant est retourné dans la partie basse des passes 105 et 106, qui est comprise dans la zone utile 3a d'échange thermique entre le réfrigérant et l'air traversant l’évaporateur 1.According to this configuration and as illustrated by the directional arrows in FIG. 5, the refrigerant is returned to the lower part of the passes 105 and 106, which is included in the useful zone 3a of heat exchange between the refrigerant and the air passing through the evaporator 1.

A la différence des zones utiles 3a d'échange thermique, les portions de surface de l’évaporateur 1 localisées au niveau des moyens de distribution et de collecte du réfrigérant dans les passes ne permettent pas un échange thermique satisfaisant, et forment donc des zones non utiles 3b d'échange thermique.Unlike the useful heat exchange zones 3a, the surface portions of the evaporator 1 located at the level of the means for distributing and collecting the refrigerant in the passes do not allow satisfactory heat exchange, and therefore form zones that are not useful heat exchange 3b.

Une telle configuration de l’évaporateur 1 permet d'équilibrer en permanence les débits d'air au niveau des sorties droites et gauches du circuit de climatisation, du fait de la symétrie centrale observée dans l'agencement de l’évaporateur 1.Such a configuration of the evaporator 1 makes it possible to permanently balance the air flows at the right and left outlets of the air conditioning circuit, due to the central symmetry observed in the arrangement of the evaporator 1.

Dans les passes 101, 104 centrales, les tubes ne sont pas en U contrairement aux passes latérales, et présentent à leurs extrémités supérieures et inférieures des orifices d'entrée et de sortie du fluide réfrigérant.In the central passes 101, 104, the tubes are not U-shaped, unlike the lateral passes, and have at their upper and lower ends inlet and outlet orifices for the refrigerant.

Comme illustré sur la figure 5, les zones non utiles 3b d'échange thermique s'étendent pour ces passes 101, 104 centrales aux extrémités supérieures et inférieures du faisceau.As illustrated in FIG. 5, the non-useful heat exchange zones 3b extend for these central passes 101, 104 at the upper and lower ends of the bundle.

La figure 4 est une vue schématique d'un évaporateur deux nappes et deux passes (soit une passe par nappe, les passes étant de sens opposé) de l'art antérieur, constitué d’un empilement de plaques en U identiques à celle illustrée sur la figure 3.FIG. 4 is a schematic view of an evaporator with two layers and two passes (ie one pass per layer, the passes being in the opposite direction) of the prior art, consisting of a stack of U-shaped plates identical to that illustrated on Figure 3.

Dans la mise en œuvre illustrée, les tubes en U formés à partir de ces plaques permettent le retournement du réfrigérant dans la partie basse des passes.In the illustrated implementation, the U-shaped tubes formed from these plates allow the refrigerant to be turned over in the lower part of the passes.

Une portion de surface « non utile » 3b est localisée à l’extrémité supérieure des passes, au niveau des moyens de distribution et de collecte du fluide réfrigérant. Cette portion de surface 3b de la surface frontale de l'évaporateur est utilisée pour la circulation du fluide réfrigérant et n'est donc pas utile pour l'échange thermique entre l'air et le réfrigérant, ce qui réduit le niveau de puissance thermique de l'évaporateur.A portion of “non-useful” surface 3b is located at the upper end of the passes, at the level of the means of distribution and collection of the coolant. This surface portion 3b of the front surface of the evaporator is used for the circulation of the coolant and is therefore not useful for the heat exchange between the air and the coolant, which reduces the level of thermal power of the evaporator.

A titre d'exemple, la surface frontale dédiée à la circulation de fluide réfrigérant est de 15%.For example, the front surface dedicated to the circulation of refrigerant is 15%.

Des ailettes, ou intercalaires, s'étendant jusqu'en bas des passes peuvent être disposées entre les tubes en U pour favoriser l'échange thermique entre l'air et le réfrigérant. Ces ailettes ne peuvent toutefois s'étendre dans la partie supérieure des passes.Fins, or spacers, extending to the bottom of the passes can be arranged between the U-shaped tubes to promote heat exchange between the air and the refrigerant. These fins cannot, however, extend in the upper part of the passes.

La portion de surface couverte par ces ailettes est donc qualifiée de « portion de surface utile » 3a pour l'échange thermique entre l'air traversant les ailettes et le fluide réfrigérant.The surface portion covered by these fins is therefore qualified as "useful surface portion" 3a for the heat exchange between the air passing through the fins and the refrigerant.

Comparé à cet évaporateur de l'art antérieur, l'étendue de la portion de surface utile de l'évaporateur 1 du premier mode de réalisation est augmentée de 5%.Compared to this evaporator of the prior art, the extent of the useful surface portion of the evaporator 1 of the first embodiment is increased by 5%.

En d'autres termes, la surface d'échange thermique entre l'air et le fluide réfrigérant circulant dans l'évaporateur est accrue, et la surface frontale dédiée à la circulation du fluide réfrigérant entre les différentes passes est réduite.In other words, the heat exchange surface between the air and the refrigerant circulating in the evaporator is increased, and the front surface dedicated to the circulation of the refrigerant between the different passes is reduced.

Dans le cas d'un faisceau de hauteur égale 200mm, cette portion de surface utile est augmentée de 6%.In the case of a beam of equal height 200mm, this useful surface portion is increased by 6%.

L'évaporateur 1 présente une symétrie centrale de sorte que les débits d'air traversant les parties droites et gauches de l'évaporateur sont équilibrésThe evaporator 1 has a central symmetry so that the air flows passing through the right and left parts of the evaporator are balanced

En outre, la perte de charge au niveau du flux d'air est réduite puisqu'une partie d'ailette remplace une partie qui ne permettait pas l'écoulement de l'air.In addition, the pressure drop in the air flow is reduced since a part of the fin replaces a part which did not allow the air to flow.

Plus généralement, la surface frontale d'échange thermique entre l'air et le réfrigérant circulant dans l'évaporateur 1 est accrue, en comparaison avec les évaporateurs à deux nappes connus, ce qui permet d'améliorer l'échange thermique.More generally, the front heat exchange surface between the air and the refrigerant circulating in the evaporator 1 is increased, in comparison with the evaporators with two known layers, which makes it possible to improve the heat exchange.

Sur les figures 1 et 2, les première 11 nappe et deuxième nappe 12 présentent des dimensions identiques.In FIGS. 1 and 2, the first 11 ply and second ply 12 have identical dimensions.

Les six zones, définissant les six passes de l'évaporateur 1, sont dimensionnées de telle sorte que les sixième passe 106 et cinquième passe 105 comprennent, à elles deux, entre 20% et 40% des conduites totales de l'évaporateur 1.The six zones, defining the six passes of the evaporator 1, are dimensioned such that the sixth pass 106 and fifth pass 105 together comprise between 20% and 40% of the total pipes of the evaporator 1.

Plus précisément, sur la figure 1, les zones définissant les différentes passes de l'évaporateur 1 présentent des dimensions telles que les sixième passe 106 et cinquième passe 105 comprennent ensemble environ 40% des conduites totales de l'évaporateur 1, c'est-à-dire environ 20% chacune.More precisely, in FIG. 1, the zones defining the different passes of the evaporator 1 have dimensions such that the sixth pass 106 and fifth pass 105 together comprise approximately 40% of the total pipes of the evaporator 1, that is to say that is, about 20% each.

Environ 60% des conduites restantes sont compris dans les première 101, deuxième 102, troisième 103 et quatrième 104 passes, soit environ 15% des conduites totales de l'évaporateur 1 par passe.About 60% of the remaining lines are included in the first 101, second 102, third 103 and fourth 104 passes, or approximately 15% of the total lines of the evaporator 1 per pass.

Cette répartition des conduites 13 de l'évaporateur 1 dans les différentes passes de ce dernier permet d'obtenir une performance thermique optimale de l'évaporateur 1This distribution of the lines 13 of the evaporator 1 in the various passes of the latter makes it possible to obtain an optimal thermal performance of the evaporator 1

En d'autres termes, avec cette répartition, on privilégie l'optimisation de la différence entre la température de l'air incident 9A et la température de l'air refroidi 9B sortant de l'évaporateur 1.In other words, with this distribution, the optimization of the difference between the temperature of the incident air 9A and the temperature of the cooled air 9B leaving the evaporator 1 is favored.

Dans une variante (non illustrée), les zones définissant les différentes passes de l'évaporateur présentent des dimensions telles que les sixième et cinquième passes 106, 105 comprennent ensemble environ 30% des conduites totales de l'évaporateur 1, c'est-à-dire environ 15% chacune.In a variant (not illustrated), the zones defining the different passes of the evaporator have dimensions such that the sixth and fifth passes 106, 105 together comprise approximately 30% of the total pipes of the evaporator 1, that is to say - say about 15% each.

Les première 101, deuxième 102, troisième 103 et quatrième 104 passes comprennent donc environ 70% des conduites restantes, soit environ 17,5% chacune des conduites totales de l'évaporateur 1.The first 101, second 102, third 103 and fourth 104 passes therefore comprise approximately 70% of the remaining lines, or approximately 17.5% each of the total lines of the evaporator 1.

Cette répartition des conduites 13 de l'évaporateur 1 dans les différentes passes de ce dernier permet d'obtenir un compromis optimal entre la performance thermique et l'homogénéité de la température de l'air refroidi 9B en sortie de l'évaporateur.This distribution of the lines 13 of the evaporator 1 in the various passes of the latter makes it possible to obtain an optimal compromise between the thermal performance and the uniformity of the temperature of the cooled air 9B at the outlet of the evaporator.

On note que, dans ce premier mode de réalisation, chaque passe de l'évaporateur 1 comprend entre trente et cinquante conduites 13.It is noted that, in this first embodiment, each pass of the evaporator 1 comprises between thirty and fifty lines 13.

Selon un aspect particulier de l'invention, au moins une passe latérale comprend plus de conduites parallèles qu'au moins une passe centrale.According to a particular aspect of the invention, at least one lateral pass comprises more parallel pipes than at least one central pass.

L'augmentation relative du nombre de conduites d'une passe latérale, en comparaison d'une passe centrale, permet d'augmenter la surface utile d'échange thermique de la passe latérale, tout en limitant les portions de surface dédiées à la circulation du réfrigérant entre les différentes passes.The relative increase in the number of pipes of a side pass, in comparison with a central pass, makes it possible to increase the useful heat exchange surface of the side pass, while limiting the portions of surface dedicated to the circulation of the refrigerant between the different passes.

Selon un autre aspect particulier de l'invention, pouvant être mis en œuvre alternativement ou en combinaison, les ailettes d'au moins une passe latérale sont plus longues que les ailettes d'au moins une passe centrale.According to another particular aspect of the invention, which can be implemented alternately or in combination, the fins of at least one lateral pass are longer than the fins of at least one central pass.

L'augmentation relative de la longueur des ailettes d'une passe latérale, en comparaison d'une passe centrale, permet également d'augmenter la surface utile d'échange thermique de la passe latérale, tout en limitant les portions de surface dédiées à la circulation du réfrigérant entre les différentes passes.The relative increase in the length of the fins of a lateral pass, in comparison with a central pass, also makes it possible to increase the useful heat exchange surface of the lateral pass, while limiting the portions of surface dedicated to the circulation of the refrigerant between the different passes.

Selon un aspect particulier de l'invention, non représenté, les zones non utiles à l'échange thermique 3b sont recouvertes d'un revêtement anticorrosion.According to a particular aspect of the invention, not shown, the areas not useful for the heat exchange 3b are covered with an anticorrosion coating.

5.2 Description d'un deuxième mode de réalisation5.2 Description of a second embodiment

Les figures 6 et 7 illustrent un évaporateur 100, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.Figures 6 and 7 illustrate an evaporator 100, according to a second embodiment of the invention.

De façon similaire au mode de réalisation décrit précédemment, l'évaporateur 100 comprend un cœur d'évaporateur 10 constitué de deux nappes 11,12 adjacentes s'étendant dans des plans parallèles.Similarly to the embodiment described above, the evaporator 100 comprises an evaporator core 10 consisting of two adjacent layers 11, 12 extending in parallel planes.

La première nappe 11 de l'évaporateur 1 est située du côté de l'entrée du flux d'air incident 9A à refroidir, tandis que la deuxième nappe 12 est située derrière la première nappe 11, c'est-à-dire du côté de la sortie du flux d'air refroidi 9B de l'évaporateur 1.The first layer 11 of the evaporator 1 is located on the side of the inlet of the incident air flow 9A to be cooled, while the second layer 12 is located behind the first layer 11, that is to say on the side from the outlet of the cooled air flow 9B from the evaporator 1.

Chaque nappe 11, 12 est formée d'une pluralité de conduites 13 parallèles parcourus par un fluide réfrigérant de manière à refroidir le flux d'air incident 9A traversant successivement les première 11 et deuxième 12 nappes.Each sheet 11, 12 is formed of a plurality of parallel pipes 13 traversed by a refrigerant fluid so as to cool the incident air flow 9A passing successively through the first 11 and second 12 sheets.

Comme le montre la figure 6, le cœur d'évaporateur 10 est divisé en huit zones, ou passes, qui sont ici réparties uniformément entre les deux nappes 11, 12. En d'autres termes, la première nappe 11 et la deuxième nappe 12 comprennent chacune quatre passes.As shown in FIG. 6, the evaporator core 10 is divided into eight zones, or passes, which are here uniformly distributed between the two layers 11, 12. In other words, the first layer 11 and the second layer 12 each include four passes.

La configuration des huit passes de l'évaporateur 100 est sensiblement similaire à celle de l'évaporateur 1 décrit ci-dessus.The configuration of the eight passes of the evaporator 100 is substantially similar to that of the evaporator 1 described above.

En effet, l'évaporateur 100 comprend huit passes successives 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118 qui définissent un circuit de circulation du fluide réfrigérant entre l'entrée 131 et la sortie 132 du fluide de l'évaporateur 100, avec une inversion du sens de circulation du fluide à chaque passe successive, comme illustré sur la figure 4.Indeed, the evaporator 100 comprises eight successive passes 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118 which define a circuit for circulation of the refrigerant fluid between the inlet 131 and the outlet 132 of the fluid from the evaporator 100, with an inversion of the direction of circulation of the fluid on each successive pass, as illustrated in FIG. 4.

Conformément à l'invention, l'entrée 131 et la sortie 132 de fluide réfrigérant sont disposées dans la première nappe 11 de l'évaporateur 100.According to the invention, the inlet 131 and the outlet 132 of refrigerant fluid are arranged in the first layer 11 of the evaporator 100.

La première nappe 11 comprend donc la première passe 111, dite passe d'entrée du fluide, et la huitième passe 118, dite dernière passe ou passe de sortie du fluide, de l'évaporateur 1.The first ply 11 therefore comprises the first pass 111, called the fluid inlet pass, and the eighth pass 118, called the last pass or fluid outlet pass, of the evaporator 1.

Plus précisément, l'invention propose de disposer ces passes 111, 118 de façon adjacente et de placer la dernière passe 118 sur un bord de la première nappe 11 (à gauche sur la figure 3).More specifically, the invention proposes to arrange these passes 111, 118 adjacent to one another and to place the last pass 118 on an edge of the first ply 11 (on the left in FIG. 3).

Cette configuration particulière des passes de l'évaporateur s'avère être optimale tant pour maximiser l'écart de température entre le flux d'air incident 9A et le flux d'air refroidi 9B après traversée de l'évaporateur 100, que pour conserver une bonne homogénéité de température entre les différentes régions (droite/gauche, haut/bas) de l'évaporateur 100.This particular configuration of the evaporator passes proves to be optimal both to maximize the temperature difference between the incident air flow 9A and the cooled air flow 9B after passing through the evaporator 100, as well as to maintain a good temperature uniformity between the different regions (right / left, top / bottom) of the evaporator 100.

En effet, la dernière passe 118, qui doit être surchauffée, est disposée sur la première nappe 11 de l'évaporateur 100, cette nappe 11 étant orientée du côté du flux d'air incident 9A (air chaud).Indeed, the last pass 118, which must be overheated, is disposed on the first ply 11 of the evaporator 100, this ply 11 being oriented towards the side of the incident air flow 9A (hot air).

Les première 111, deuxième 112 et troisième 113 passes, qui sont aussi les plus chaudes puisque situées en début du circuit de circulation du fluide, sont également disposées sur la première nappe 11.The first 111, second 112 and third 113 passes, which are also the hottest since located at the start of the fluid circulation circuit, are also arranged on the first ply 11.

La septième passe 117, qui est la passe la plus froide puisque située en fin du circuit de circulation du fluide, est disposée contre la passe la plus chaude, c'est-à-dire la huitième et dernière passe 118, sur la deuxième nappe 12 de l'évaporateur 100.The seventh pass 117, which is the coldest pass since it is located at the end of the fluid circulation circuit, is arranged against the hottest pass, that is to say the eighth and last pass 118, on the second layer. 12 of evaporator 100.

Les quatrième 114, cinquième 115, et sixième 116 passes, qui sont aussi considérées comme des passes froides pour les mêmes raisons que la septième passe 117, sont également disposées sur la deuxième nappe 12, respectivement contre les troisième 113, deuxième 112 et première 111 passes.The fourth 114, fifth 115, and sixth 116 passes, which are also considered cold passes for the same reasons as the seventh pass 117, are also arranged on the second ply 12, respectively against the third 113, second 112 and first 111 passes.

L'invention propose donc une configuration dans laquelle les passes les plus chaudes (les passes 111, 112,113 et 118 en l'occurrence) sont disposées sur la première nappe 11 et les passes les plus froides (les passes 114, 115, 116 et 117 en l'occurrence) sur la deuxième nappe 12 de l'évaporateur 100, de façon à maximiser l'écart de température entre le flux d'air incident 9A et le flux d'air refroidi 9B après traversée de l'évaporateur 100.The invention therefore provides a configuration in which the hottest passes (passes 111, 112, 113 and 118 in this case) are arranged on the first ply 11 and the coldest passes (passes 114, 115, 116 and 117 in this case) on the second layer 12 of the evaporator 100, so as to maximize the temperature difference between the incident air flow 9A and the cooled air flow 9B after passing through the evaporator 100.

Par ailleurs, cette configuration des passes dans l'évaporateur 100 permet un équilibrage de la température des passes disposées en vis-à-vis (la passe 117 avec la passe 118, la passe 116 avec la passe 111, la passe 115 avec la passe 112, et la passe 114 avec la passe 113) afin de conserver une bonne homogénéité de température entre les différentes régions de l'évaporateur 100.Furthermore, this configuration of the passes in the evaporator 100 allows a balancing of the temperature of the passes arranged opposite (the pass 117 with the pass 118, the pass 116 with the pass 111, the pass 115 with the pass 112, and the pass 114 with the pass 113) in order to maintain good temperature uniformity between the different regions of the evaporator 100.

Dans ce deuxième mode de réalisation, le sens de circulation des passes adjacentes à une passe donnée est également inversé par rapport au sens de circulation du fluide de cette passe.In this second embodiment, the direction of circulation of the passes adjacent to a given pass is also reversed with respect to the direction of circulation of the fluid in this pass.

Par exemple, pour la première passe 111, la circulation du fluide se fait vers le bas tandis que pour toutes les passes adjacentes (les passes 118, 112 et 116) à cette première passe 111, la circulation du fluide se fait vers le haut.For example, for the first pass 111, the circulation of the fluid is done downward while for all the adjacent passes (the passes 118, 112 and 116) to this first pass 111, the circulation of the fluid is done upward.

Cette caractéristique est applicable à toutes les autres passes de l’évaporateur 100.This characteristic is applicable to all the other passes of the evaporator 100.

L'inversion du sens de circulation du fluide entre deux passes adjacentes permet également d'homogénéiser la température au sein de l’évaporateur 100.The inversion of the direction of circulation of the fluid between two adjacent passes also makes it possible to homogenize the temperature within the evaporator 100.

Toujours selon l'invention, les passes 113 et 114, ainsi que les passes 117 et 118, positionnées sur les bords de l’évaporateur 1, sont constituées d'une pluralité de tubes parallèles en U reliant les deux nappes 11 et 12 entre elles.Still according to the invention, the passes 113 and 114, as well as the passes 117 and 118, positioned on the edges of the evaporator 1, consist of a plurality of parallel U-shaped tubes connecting the two plies 11 and 12 together .

Ces passes de bord ou latérales présentent les mêmes avantages techniques que ceux mis en évidence dans le cadre d'un évaporateur 10 selon le premier mode de réalisation, tel que décrit ci-dessus.These edge or side passes have the same technical advantages as those highlighted in the context of an evaporator 10 according to the first embodiment, as described above.

Les tubes en U de ces passes 113, 114, 117, 118 sont obtenus par assemblage de plaques en U identiques à celle illustrée sur la figure 3.The U-shaped tubes of these passes 113, 114, 117, 118 are obtained by assembling U-shaped plates identical to that illustrated in FIG. 3.

Au niveau d'un premier bord, les tubes en U constituant les passes 117 et 118 sont agencées de manière à ce que leurs orifices d'admission et de sortie 21, 23 du réfrigérant soient positionnés dans la partie haute des passes, et que leur passage de retournement 22 soit positionné en partie basse.At a first edge, the U-shaped tubes constituting the passes 117 and 118 are arranged so that their inlet and outlet orifices 21, 23 of the refrigerant are positioned in the upper part of the passes, and their turning passage 22 is positioned in the lower part.

Au niveau d'un deuxième bord, les tubes en U constituant les passes 113 et 114 sont agencées de manière à ce que leurs orifices d'admission et de sortie 21, 23 du réfrigérant soient positionnés dans la partie haute des passes, et que leur passage de retournement 22 soit positionné en partie basse.At a second edge, the U-shaped tubes constituting the passes 113 and 114 are arranged so that their inlet and outlet orifices 21, 23 of the refrigerant are positioned in the upper part of the passes, and their turning passage 22 is positioned in the lower part.

5.3 Autres aspects et variantes5.3 Other aspects and variants

Les deux modes de réalisations décrits précédemment concernent des évaporateurs à deux nappes avec respectivement trois et quatre passes de circulation par nappe.The two embodiments described above relate to two-layer evaporators with respectively three and four circulation passes per layer.

On comprend bien évidemment que l'invention s'applique aussi à des évaporateurs présentant cinq, six ou un nombre plus important de passes par nappe, sans pour autant s'écarter du principe de l'invention.It is obviously understood that the invention also applies to evaporators having five, six or a greater number of passes per layer, without departing from the principle of the invention.

L’évaporateur selon l'invention peut être mis en œuvre dans des boîtiers CVC (« Chauffage, Ventilation et/ou Climatisation ») ou HVAC (« Heating,The evaporator according to the invention can be implemented in HVAC ("Heating, Ventilation and / or Air conditioning") or HVAC ("Heating,

Ventilation and Air-Conditioning » en anglais) de véhicules automobiles.Ventilation and Air-Conditioning (in English) of motor vehicles.

A titre d'exemple non limitatif, la fixation de l’évaporateur dans le réceptacle peut être réalisée au moyen d'une liaison de type glissière, dans laquelle les portions supérieures et inférieures de l’évaporateur coulissent dans des rainures correspondantes ménagées dans le réceptacle.By way of nonlimiting example, the fixing of the evaporator in the receptacle can be carried out by means of a slide-type connection, in which the upper and lower portions of the evaporator slide in corresponding grooves made in the receptacle .

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Evaporateur (1), notamment pour un circuit de climatisation de véhicule automobile, comprenant un empilement de tubes plats de circulation d'un fluide réfrigérant, lesdits tubes plats formant deux nappes (11, 12) s'étendant dans des plans parallèles et comprenant chacune au moins trois passes de circulation du fluide réfrigérant, les tubes plats délimitant entre eux des passages d'air de manière à refroidir un flux d'air incident (9A) circulant par lesdits passages à travers les nappes (11, 12) successives de l'évaporateur (1,100), ladite première nappe (11) comprenant une première passe (101, 111), dite passe d'entrée du fluide réfrigérant dans l'évaporateur (1), et une dernière passe (106, 118), dite passe de sortie du fluide réfrigérant de l'évaporateur (1), lesdites passes d'entrée (101, 111) et de sortie (106, 118) étant adjacentes, ladite première nappe (11) étant située du côté du flux d'air incident (9A) à refroidir, et ladite passe de sortie (106, 118) du fluide caloporteur étant située sur un bord de ladite première nappe (11), caractérisé en ce que les tubes plats formant les passes latérales de ladite première nappe (11) et de la deuxième nappe (12) dudit évaporateur (1, 100), situées sur les bords de ce dernier, définissent un chemin de circulation du fluide réfrigérant en U, suivant une direction parallèle audit flux d'air incident (9A) à refroidir.1. Evaporator (1), in particular for an air conditioning circuit of a motor vehicle, comprising a stack of flat tubes for circulation of a refrigerant, said flat tubes forming two layers (11, 12) extending in parallel planes and each comprising at least three coolant circulation passes, the flat tubes delimiting between them air passages so as to cool an incident air flow (9A) flowing through said passages through successive layers (11, 12) of the evaporator (1,100), said first ply (11) comprising a first pass (101, 111), said pass for entering the refrigerant fluid in the evaporator (1), and a last pass (106, 118), said evaporator coolant outlet pass (1), said inlet (101, 111) and outlet (106, 118) passes being adjacent, said first ply (11) being located on the flow side incident air (9A) to be cooled, and said outlet pass (1 06, 118) of the heat transfer fluid being located on an edge of said first ply (11), characterized in that the flat tubes forming the lateral passes of said first ply (11) and of the second ply (12) of said evaporator (1 , 100), located on the edges of the latter, define a path for the circulation of the U-shaped coolant, in a direction parallel to said incident air flow (9A) to be cooled. 2. Evaporateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes plats dudit empilement sont empilés en alternance avec des ailettes, ou intercalaires, traversées par ledit flux d'air incident (9A) à refroidir.2. Evaporator (1) according to claim 1, characterized in that the flat tubes of said stack are alternately stacked with fins, or spacers, traversed by said incident air flow (9A) to be cooled. 3. Evaporateur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ailettes ou intercalaires disposées entre les tubes plats des passes latérales (102, 103, 105, 106) sont plus longues que les ailettes disposées entre les tubes plats d'au moins une passe centrale (101,104) située entre les passes latérales.3. Evaporator (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the fins or spacers arranged between the flat tubes of the side passes (102, 103, 105, 106) are longer than the fins arranged between the flat tubes d '' at least one central pass (101,104) located between the side passes. 4. Evaporateur (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend six passes de circulation du fluide réfrigérant, lesdites première et deuxième nappes (11, 12) comprenant chacune trois passes de circulation du fluide réfrigérant.4. Evaporator (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises six passes of circulation of the refrigerant, said first and second layers (11, 12) each comprising three passes of circulation of the refrigerant . 5 5. Evaporateur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes en U des passes latérales d'un premier bord de l'évaporateur (1) sont positionnés en sens inverse des tubes plats en U des passes latérales d'un deuxième bord de l'évaporateur (1).5 5. Evaporator (1) according to claim 4, characterized in that the U-shaped tubes of the side passes of a first edge of the evaporator (1) are positioned in the opposite direction to the flat U-shaped tubes of the side passes of a second edge of the evaporator (1). 6. Evaporateur (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que 10 chaque nappe (11, 12) est constituée d'une pluralité de conduites (13) parallèles parcourues par le fluide réfrigérant définies par les tubes plats, ladite dernière passe (106) et la cinquième passe (105) positionnée en vis-à-vis de la dernière passe (106) comprennent entre 20% et 40% desdites conduites (13) de l'évaporateur (1).6. Evaporator (1) according to claim 4 or 5, characterized in that each layer (11, 12) consists of a plurality of parallel conduits (13) traversed by the refrigerant defined by the flat tubes, said last pass (106) and the fifth pass (105) positioned opposite the last pass (106) comprise between 20% and 40% of said conduits (13) of the evaporator (1). 1515 7. Evaporateur (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend huit passes, lesdites première et deuxième nappes (11, 12) comprenant chacune quatre passes de circulation du fluide réfrigérant.7. Evaporator (100) according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises eight passes, said first and second layers (11, 12) each comprising four passes of circulation of the refrigerant. 8. Evaporateur (1, 100) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque passe de l'évaporateur (1) comprend entre trente et cinquante conduites8. Evaporator (1, 100) according to claim 6 or 7, characterized in that each pass of the evaporator (1) comprises between thirty and fifty pipes 20 (13).20 (13). 9. Circuit de climatisation automobile comprenant au moins un évaporateur (1) selon l'une des revendications 1 à 8.9. Automotive air conditioning circuit comprising at least one evaporator (1) according to one of claims 1 to 8.
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