FR3099567A1 - Echangeur de chaleur et système d’échange thermique associé pour véhicule - Google Patents

Abstract

Echangeur de chaleur et système d’échange thermique associé pour véhicule. L’invention consiste en un échangeur de chaleur (2, 3) pour circuit de circulation de fluide réfrigérant comprenant au moins une bride de raccordement (5) fixée sur une surface latérale dudit échangeur de chaleur (2, 3), caractérisé en ce que la bride de raccordement (5) comprend un canal de circulation au sein de sa structure, ainsi qu’un embout et un alésage disposés sur une extrémité de la bride de raccordement (5), l’embout et l’alésage étant agencés sur une paroi de la bride de raccordement (5) destinée à être en contact avec un organe de circulation fluidique d’un autre échangeur de chaleur (2, 3). L’invention couvre également un système d’échange thermique (1) pour véhicule comprenant un premier échangeur de chaleur (2) et un deuxième échangeur de chaleur (3) constitutifs d’un circuit de circulation de fluide réfrigérant. Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

Echangeur de chaleur et système d’échange thermique associé pour véhicule

La présente invention concerne un système d’échange thermique disposé sur un circuit de distribution de fluides et comportant au moins une pluralité d’échangeurs de chaleur, chacun apte à réaliser un échange de calories entre un flux d’air traversant le système d’échange thermique et un fluide circulant dans cet échangeur de chaleur.

Il est connu d’agencer en face avant du véhicule un tel système d’échange thermique comportant notamment un condenseur apte à assurer un échange de chaleur entre un fluide réfrigérant circulant dans le condenseur et un flux d’air frais incident en provenant de l’extérieur du véhicule. Il est connu de réaliser le condenseur d’un seul tenant avec une série de plaques empilées formant entre elles d’une part des conduits de circulation étanches pour le passage du fluide réfrigérant, d’autre part des passages pour la traversée de l’air.

Un agencement connu consiste à disposer un premier échangeur de chaleur comme condenseur et un second échangeur de chaleur, parallèle au premier, remplissant la fonction de sous-refroidisseur, en regard d’une ouverture de calandre située sur la face avant du véhicule. Le condenseur et le sous-refroidisseur sont associés à une bouteille de stockage du fluide réfrigérant en phase liquide. Le sous-refroidisseur permet de réaliser un sous-refroidissement du fluide réfrigérant en sortie de la bouteille de stockage. La bouteille de stockage sépare la phase liquide de la phase gazeuse du fluide réfrigérant et assure la filtration et la déshydratation du fluide réfrigérant.

Une disposition connue pour ce système consiste à placer la bouteille de stockage de manière latérale par rapport aux échangeurs de chaleur et à d’une part la raccorder hydrauliquement à chacun des échangeurs via des tubulures appropriées et d’autre part la maintenir en place par rapport aux échangeurs via un assemblage mécanique rendant solidaire la bouteille à un élément de structure du véhicule ou à l’un des échangeurs. L’utilisation de la bouteille de stockage dans l’art antérieur nécessite ainsi des moyens mécaniques nombreux pénalisant l’encombrement du système et rendant complexe la fabrication et la mise en œuvre du système d’échange thermique sur le véhicule.

La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à répondre aux inconvénients précédemment cités. A cet effet, l’invention consiste en un échangeur de chaleur apte à être disposé sur un circuit de fluide réfrigérant et comprenant au moins une bride de raccordement fixée sur une surface latérale dudit échangeur de chaleur, caractérisé en ce que la bride de raccordement comprend un canal de circulation au sein de sa structure, ainsi qu’un embout et un alésage disposés sur une extrémité libre de la bride de raccordement, l’embout et l’alésage étant agencés sur au moins une paroi de la bride de raccordement destinée à être en contact avec un unique organe de circulation fluidique d’un autre échangeur de chaleur.

L’échangeur de chaleur présente une forme sensiblement parallélépipédique rectangle. Il comprend un faisceau de canaux de circulation, notamment réalisés par l’intermédiaire de tubes, du fluide réfrigérant, ces canaux de circulation comportant une ouverture qui se situe au niveau d’une paroi latérale de l’échangeur de chaleur. Le fluide réfrigérant peut donc circuler au sein même de la bride de raccordement, par le biais du canal de circulation.

La bride de raccordement s’étend principalement de manière transversale. Par transversale, on entend que la bride de raccordement s’étend principalement selon une direction perpendiculaire au plan formé par l’échangeur de chaleur. Plus particulièrement, la bride de raccordement comporte une portion de fixation disposée dans le prolongement du plan défini par l’échangeur de chaleur et une portion qui forme une saillie transversale par rapport à ce plan défini par l’échangeur de chaleur.

L’embout et l’alésage de la bride de raccordement sont situés sur une extrémité libre de la bride de raccordement. L’embout et l’alésage sont configurés pour coopérer avec l’organe de circulation fluidique. Tel qu’évoqué, ils sont tous deux disposés sur au moins une paroi de la bride de raccordement assurant un contact direct avec un unique organe de circulation, et ce afin que l’embout et l’alésage puissent coopérer avec celui-ci. Il convient de noter que l’embout et l’alésage peuvent être ménagés sur une même paroi ou sur deux parois différentes mais que dans ces deux cas, c’est avec le même organe de circulation fluidique que coopèrent l’embout et l’alésage de la bride de raccordement. L’embout participe à la circulation du fluide réfrigérant tandis que l’alésage participe au maintien mécanique de la bride de raccordement de l’échangeur de chaleur, via par exemple une vis de fixation traversant l’alésage.

L’alésage est dit traversant, c’est-à-dire qu’il s’étend d’une paroi de la bride de raccordement à une paroi opposée. L’alésage est disposé au sein de la bride de raccordement de manière à ne pas former une intersection avec le canal de circulation. Par ailleurs, l’alésage traversant de la bride de raccordement est lisse pour assurer le passage du moyen de fixation qui sera ici vissé à la bouteille de stockage.

Selon une caractéristique de l’invention, la bride de raccordement comporte au moins une portion de fixation, brasée sur la surface latérale de l’échangeur de chaleur, et un bloc de connexion agencé à l’extrémité libre de la bride de raccordement et comprenant l’embout et l’alésage.

La bride de raccordement est ainsi rendue solidaire par brasage au niveau de l’ouverture dans la surface latérale de l’échangeur de chaleur. La fixation par brasage de la bride de raccordement est configurée pour permettre de maintenir l’étanchéité de la connexion entre l’échangeur de chaleur et le canal de circulation de la bride de raccordement en plus d’assurer le maintien mécanique de la bride de raccordement sur l’échangeur de chaleur.

Tel qu’évoqué, la bride de raccordement est configurée pour coopérer avec un organe de circulation fluidique, lui-même configuré pour coopérer avec un autre échangeur de chaleur. L’organe de circulation fluidique peut être de forme et/ou de nature diverse, dès lors qu’il fait partie du circuit de circulation de fluide. L’organe de circulation fluidique peut être fixée à l’autre échangeur de chaleur par exemple par brasage. Tout comme pour la fixation entre la bride de raccordement et l’échangeur de chaleur, la fixation entre l’organe de circulation fluidique et l’autre échangeur de chaleur assure un maintien de l’étanchéité.

La coopération entre la bride de raccordement et l’organe de circulation fluidique permet d’assurer la position des échangeurs de chaleur l’un par rapport à l’autre, afin d’assurer un écartement entre ces échangeurs de chaleur dimensionné par le calcul pour permettre une efficacité thermique optimale dans chacun des échangeurs de chaleur.

Selon une caractéristique de l’invention, la bride de raccordement comporte en outre une portion de renvoi agencée entre la portion de fixation et le bloc de connexion, ladite portion de fixation s’étendant dans le prolongement du plan formé par l’échangeur de chaleur et ladite portion de renvoi s’étendant sensiblement perpendiculairement à la portion de fixation.

. La portion de raccordement comprend l’extrémité de la bride fixée à l’échangeur de chaleur. La portion de raccordement correspond donc à la portion qui s’étend dans le prolongement de l’échangeur de chaleur.

Comme cela a été dit précédemment, la bride de raccordement s’étend principalement de manière transversale. Ainsi, la portion de renvoi présente une dimension principale perpendiculaire au plan de l’échangeur de chaleur. Cette extension transversale de la portion de renvoi permet à la bride de raccordement d’être configurée pour que son extrémité libre s’étende à l’aplomb de l’organe de circulation fluidique de l’autre échangeur de chaleur.

L’extrémité libre de la bride de raccordement, c’est-à-dire l’extrémité de la bride de raccordement opposée à l’extrémité fixée à l’échangeur de chaleur constitue donc le bloc de connexion. C’est au niveau de ce bloc de connexion que sont agencés l’embout et l’alésage. Autrement dit, c’est au niveau du bloc de connexion que s’effectue le contact entre la bride de raccordement et l’organe de circulation fluidique.

Selon une caractéristique de l’invention, le canal de circulation de la bride de raccordement est formé d’au moins deux conduits sécants en communication.

Une première extrémité de ce canal de circulation est positionnée en regard d’une extrémité du faisceau de tubes où circule le fluide réfrigérant, la position de cette première extrémité du canal de circulation étant assurée par la fixation de la bride de raccordement, par exemple par brasage, sur l’échangeur de chaleur. La deuxième extrémité du canal de circulation se situe au niveau d’une paroi de la bride de raccordement perpendiculaire à la paroi de la bride de raccordement comprenant la première extrémité du canal de circulation. Il en résulte que le canal de circulation se compose d’un premier conduit et d’un deuxième conduit, tous deux sécants en communication, liés par exemple par l’intermédiaire d’une section coudée.

Il convient de noter que le canal de circulation peut éventuellement comprendre trois conduits sécants en communication, dans le cas où une orientation supplémentaire du canal de circulation soit nécessaire. On peut alors noter la présence d’un conduit intermédiaire situé entre le premier conduit et le deuxième conduit.

Tel qu’évoqué précédemment, le canal de circulation débouche sur l’embout de la bride de raccordement. L’embout, dépassant de la paroi de la bride de raccordement amenée à être en contact direct avec l’organe de circulation fluidique et présentant une forme creuse, est disposé dans le prolongement axial de l’un des conduits du canal de circulation de la bride de raccordement. Cet embout est de forme cylindrique et peut comprendre sur son pourtour des joints d’étanchéité, avantageusement en matière souple comme en caoutchouc par exemple. La forme cylindrique de l’embout est centrée autour d’un axe d’allongement de l’embout. L’embout est destiné à être inséré dans un orifice de circulation de l’organe de circulation fluidique qui sera décrit par la suite.

Selon une caractéristique de l’invention, le bloc de raccordement comporte une paroi supérieure en saillie de laquelle s’étend l’embout et dans laquelle débouche l’alésage. Une même paroi est utilisée pour former support à l’embout et pour recevoir l’extrémité débouchante de l’alésage, et seule cette paroi du bloc de raccordement a besoin d’être en contact direct avec l’organe de circulation fluidique.

De manière alternative à ce qui précède, le bloc de raccordement peut comporter une paroi supérieure et une paroi d’épaulement adjacentes et sensiblement perpendiculaires l’une de l’autre, l’embout s’étendant en saillie de la paroi d’épaulement et l’alésage débouchant dans la paroi supérieure. Dans ce cas, les deux parois adjacentes du bloc de raccordement sont destinées à être au contact direct du même organe de circulation fluidique. Plus particulièrement, l’embout s’étend dans ce contexte transversalement, c’est à dire dans la direction perpendiculaire aux plans des échangeurs de chaleur et parallèle à la direction d’empilement des échangeurs, et l’alésage s’étend perpendiculairement, dans une direction, ici verticale, perpendiculaire à la direction d’allongement de l’embout.

L’invention consiste également en un système d’échange thermique pour véhicule comprenant un premier échangeur de chaleur et un deuxième échangeur de chaleur constitutifs d’un circuit de fluide réfrigérant, le premier échangeur étant conforme à ce qui a été décrit précédemment, caractérisé en ce que la bride de raccordement du premier échangeur de chaleur est en contact direct avec l’organe de circulation fluidique, ledit organe de circulation fluidique étant directement lié au deuxième échangeur de chaleur.

Étant conformes à la description qui a été faite précédemment, les échangeurs de chaleur sont tous deux de forme parallélépipédique. Selon un mode de réalisation du système d’échange thermique, l’un des échangeurs de chaleur présente une bride de raccordement telle que décrite précédemment, tandis que l’organe de circulation fluidique est fixé à l’autre échangeur de chaleur, rendant étanche le circuit de fluide réfrigérant entre les deux échangeurs de chaleur. Tout comme pour la fixation de la bride de raccordement sur le premier échangeur de chaleur, l’organe de circulation fluidique est fixé au deuxième échangeur de chaleur, par exemple par brasage, afin de maintenir l’étanchéité entre ceux-ci. Il est évident qu’un orifice de communication permet au fluide réfrigérant de circuler entre le deuxième échangeur de chaleur et l’organe de circulation fluidique.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième échangeur de chaleur est apte à assurer le maintien mécanique de l’organe de circulation. Au-delà de la fonction de circulation du fluide réfrigérant assurée par la fixation de l’organe de circulation fluidique sur le deuxième échangeur de chaleur, ladite fixation permet également de maintenir mécaniquement l’organe de circulation fluidique. Il est bien entendu possible d’augmenter le nombre de points de fixation en fonction par exemple de la taille de l’organe de circulation fluidique, les points de fixation supplémentaires n’ayant pour unique fonction que de participer au maintien mécanique de l’organe de circulation fluidique.

Selon une caractéristique de l’invention, l’organe de circulation fluidique est une bouteille de stockage. Cette bouteille de stockage est raccordée à la bride de raccordement par des moyens qui seront décrits par la suite. La bouteille de stockage est sensiblement cylindrique et permet de maintenir le fluide réfrigérant en phase liquide.

Selon une caractéristique de l’invention, la bouteille de stockage comprend un bouchon faisant office de paroi de fond de la bouteille de stockage.

Autrement dit, la paroi de fond de la bouteille de stockage est créée par le biais du bouchon, qui est lié à la bouteille de stockage, par exemple par brasage, garantissant l’étanchéité d’un tel assemblage. Ainsi le bouchon peut se présenter sous une forme cylindrique, dont le diamètre est sensiblement inférieur au diamètre de la bouteille de stockage. Le bouchon peut par exemple comprendre une pluralité de rainures autorisant un apport de matière lors du brasage et ainsi permettant d’optimiser la fixation entre celui-ci et la bouteille de stockage.

Selon une caractéristique de l’invention, le bouchon comprend un orifice de circulation configuré pour accueillir l’embout de la bride de raccordement. Un tel orifice de circulation peut s’étendre selon un axe parallèle à un axe d’allongement de la bouteille de stockage ou bien être perpendiculaire à cet axe d’allongement, en fonction de l’orientation de l’embout de la bride de raccordement conformément à ce qui a été précédemment évoqué. L’orifice de circulation débouche de manière directe ou indirecte au sein de la bouteille de stockage, afin d’assurer la circulation du fluide réfrigérant. Lors de l’assemblage du système d’échange thermique, la bouteille de stockage, plus particulièrement le bouchon de cette dernière, est disposé en regard de la bride de raccordement de sorte que l’orifice de circulation du bouchon coïncide avec le positionnement de l’embout de la bride de raccordement. Plus particulièrement, la paroi du bouchon dans laquelle est formé l’orifice est amené au contact de la paroi de la bride en saillie de laquelle s’étend l’embout. L’embout de la bride de raccordement s’insère donc dans l’orifice de circulation présent au sein du bouchon de la bouteille de stockage, ce qui participe à fermer le circuit de fluide réfrigérant au sein du système d’échange thermique.

Selon une caractéristique de l’invention, le bouchon comprend un orifice de fixation disposé à être en regard de l’alésage de la bride de raccordement. De manière analogue à ce qui a été évoqué pour l’alésage de la bride de raccordement, un tel orifice de fixation est disposé de telle sorte à ce qu’il n’interfère pas avec l’orifice de circulation. De plus, contrairement à l’orifice de circulation, l’orifice de fixation ne débouche pas au sein de la bouteille de stockage. L’orifice de fixation est configuré pour accueillir le moyen de fixation tel qu’évoqué précédemment.

Selon une caractéristique de l’invention, le système d’échange thermique comprend un unique moyen de fixation qui solidarise la bride de raccordement du premier échangeur de chaleur et la bouteille de stockage. D’une manière avantageuse, l’alésage de la bride de raccordement et l’orifice de fixation de la bouteille de stockage sont en regard l’un par rapport à l’autre lors de l’agencement de la bouteille de stockage sur la bride de raccordement. Plus particulièrement, la paroi du bouchon dans laquelle est formé l’orifice de fixation est amené au contact de la paroi de la bride dans laquelle débouche l’alésage traversant. Le moyen de fixation peut ainsi solidariser la bride de raccordement et la bouteille de stockage en traversant dans un premier temps l’alésage de la bride de raccordement, puis en s’étendant jusqu’à l’orifice de fixation du bouchon de la bouteille de stockage. L’orifice de fixation est configuré pour recevoir l’unique moyen de fixation. L’orifice de fixation peut par exemple être taraudé si le moyen de fixation est une vis afin de garantir le maintien de cette même vis.

Selon une caractéristique de l’invention, les deux échangeurs de chaleur sont au moins partiellement superposés selon une direction perpendiculaire à leur plan d’allongement respectif. Les échangeurs de chaleur ont donc une forme parallélépipédique, sensiblement rectangulaire et sont alignés l’un par rapport à l’autre. Leurs dimensions peuvent varier, mais le système d’échange thermique garantit toujours au moins une superposition partielle. Les plans d’allongement correspondants à chaque échangeur sont donc parallèles les uns par rapport aux autres, tout en étant distincts et décalés. D’une manière avantageuse, afin d’assurer le bon fonctionnement du système d’échange thermique, lorsque les échangeurs de chaleur sont mis en place au niveau de la calandre située à l’avant d’un véhicule, les échangeurs de chaleur sont disposés en travers du flux d’air de sorte que l’empilement de ces échangeurs de chaleur est réalisé selon une direction parallèle au trajet du flux d’air provenant de l’environnement extérieur.

Selon une caractéristique de l’invention, le premier échangeur de chaleur est utilisé comme sous-refroidisseur en sortie de la bouteille de stockage et le deuxième échangeur de chaleur est utilisé comme condenseur. Le condenseur est apte à assurer un échange de chaleur entre un fluide réfrigérant circulant au sein de celui-ci et un flux d’air frais incident en provenant de l’extérieur du véhicule. Le sous-refroidisseur permet de réaliser une deuxième zone d’échange de chaleur avec un fluide réfrigérant refroidi suite à son échange de calories avec le flux d’air frais dans le condenseur.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

est une vue générale du système d’échange thermique selon l’invention ;

est une vue centrée sur un premier mode de réalisation d’une bride de raccordement, apte à équiper selon l’invention le système d’échange thermique de la figure 1 ;

est une vue en coupe transversale de la bride de raccordement de la figure 2 ;

est une vue en coupe longitudinale de la bride de raccordement de la figure 2, au niveau d’une portion de connexion avec le condenseur formant partie du système d’échange thermique de la figure 1 ;

est une vue générale d’une bouteille de stockage apte à équiper selon l’invention le système d’échange thermique de la figure 1, illustrant l’assemblage d’un corps de la bouteille avec un bouchon formant paroi de fond de la bouteille de stockage ;

est une vue en coupe longitudinale de la bouteille de stockage et de la bride de raccordement de la figure 2 ;

est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation de la bride de raccordement, apte à équiper selon l’invention le système d’échange thermique de la figure 1.

Pour des conditions de clarté de la description détaillée des brides de raccordement, le trièdre LVT représentera l’orientation du système d’échange thermique selon l’invention. Les directions longitudinales L et verticales V correspondent à des axes parallèles aux deux droites sécantes définissant le plan d’allongement d’un échangeur de chaleur équipant le système d’échange thermique, et la direction transversale T correspond à un axe perpendiculaire à l’une quelconque des directions L ou V, étant à noter que cette direction transversale correspond également à un axe parallèle au flux d’air amené à traverser le système d’échange thermique.

Par ailleurs, les dénominations « première » et « deuxième » mentionnées durant la description ne donnent pas une notion quantitative ou une notion d’ordonnancement mais sont utilisées uniquement pour permettre de différencier certains éléments présents en double au sein de l’invention. Un élément présent en double au sein de l’invention mais n’étant pas introduit par la dénomination « première » ou « deuxième » désigne un élément pouvant être indifféremment l’un ou l’autre des éléments en double.

La figure 1 est une vue générale d’un système d’échange thermique 1 selon l’invention. Le système d’échange thermique 1 comprend un premier échangeur de chaleur 2 utilisé en tant que sous-refroidisseur, et un deuxième échangeur de chaleur 3 utilisé en tant que condenseur. Ces deux échangeurs de chaleur sont de forme parallélépipédique et ils sont partiellement superposés l’un par rapport à l’autre dans une direction transversale T, c’est-à-dire dans une direction perpendiculaire aux plans des échangeurs de chaleur. Le système d’échange thermique 1 est disposé au sein de la calandre à l’avant d’un véhicule de sorte à ce qu’un flux d’air 9 provenant de l’extérieur traverse successivement les deux échangeurs de chaleur lorsque le véhicule est en fonctionnement. Chaque échangeur de chaleur est parcouru par un faisceau de tubes ou de plaques selon le type d’échangeur de chaleur, faisceau où circule un fluide réfrigérant permettant l’échange de calories entre les échangeurs de chaleur et le flux d’air 9 traversant les échangeurs de chaleur.

Le deuxième échangeur de chaleur 3 est délimité longitudinalement par une première paroi latérale 301 et une deuxième paroi latérale 302, chaque paroi latérale jouant respectivement le rôle de chambre de distribution de fluide en entrée des tubes ou plaques, et de chambre collectrice en sortie. Le premier échangeur de chaleur 2 présente des parois latérales similaires, avec une première paroi latérale 201 jouant le rôle de chambre de distribution de fluide et une deuxième paroi latérale 202 joue le rôle de chambre collectrice, étant entendu que la continuité de circulation de fluide réfrigérant d’un échangeur de chaleur à l’autre implique que la première paroi latérale 201 du premier échangeur de chaleur 2 jouant le rôle de chambre de distribution de fluide est disposée du même côté longitudinal que la chambre collectrice du deuxième échangeur de chaleur 3, située au niveau de la deuxième paroi latérale 302.

Afin de relier entre elles les portions de circuit réfrigérant respectivement comprises dans chacun des échangeurs de chaleur, le premier échangeur de chaleur 2 comprend une bride de raccordement 5 rendue solidaire de la première paroi latérale 201 et le deuxième échangeur de chaleur 3 est lié à une bouteille de stockage 4 rendue solidaire de la deuxième paroi latérale 302. La bride de raccordement 5 et la bouteille de stockage 4 sont configurées pour coopérer l’une par rapport à l’autre comme cela sera décrit en détail par la suite.

Selon l’invention, la coopération entre la bride de raccordement 5 et la bouteille de stockage 4 permet d’une part de positionner l’un par rapport à l’autre les échangeurs de chaleur et d’autre part de relier l’une à l’autre les portions de circuit réfrigérant des deux échangeurs de chaleur.

Par ailleurs, le deuxième échangeur de chaleur 3 comprend une entrée de fluide 31 formée sur la première paroi latérale 301, et le premier échangeur de chaleur 2 comprend une sortie de fluide 21 formée sur la deuxième paroi latérale 202.

Afin d’assurer un maintien mécanique des échangeurs de chaleur au sein de la calandre du véhicule, le premier échangeur de chaleur 2 comprend des pattes de fixation 22 et le deuxième échangeur de chaleur 3 comprend des pattes de fixation 32. Ces pattes de fixation 22, 32 sont situées au niveau des parois latérales des échangeurs de chaleur 2, 3. Les pattes de fixation 22, 32 peuvent assurer une liaison mécanique entre le premier échangeur de chaleur 3 et le deuxième échangeur de chaleur 2 ou bien peuvent être liées à des éléments structurels du véhicule environnant le système d’échange thermique 1.

Le fluide réfrigérant entre dans le système d’échange thermique 1 par l’entrée de fluide 31 située sur la première paroi latérale 301 du deuxième échangeur de chaleur 3. Le fluide réfrigérant circule au sein de la structure du deuxième échangeur de chaleur 3 par le biais d’un système de tubulure interne jusqu’à une sortie disposée dans la deuxième paroi latérale 302 du deuxième échangeur de chaleur 3. Le deuxième échangeur de chaleur 3 est ainsi configuré pour assurer un échange de calories entre le fluide réfrigérant circulant en son sein et le flux d’air 9 le traversant.

La sortie disposée dans la deuxième paroi latérale 302 du deuxième échangeur de chaleur 3 débouche au sein de la bouteille de stockage 4 rendue solidaire de la deuxième paroi latérale 302. La bouteille de stockage 4 est ici brasée sur la deuxième paroi latérale 302 du deuxième échangeur de chaleur 3 mais on comprend que son mode de fixation peut être différent dès lors qu’il permet une position fixe de la bouteille de stockage 4 par rapport au deuxième échangeur de chaleur 3, permettant une jonction étanche au passage de fluide entre le deuxième échangeur de chaleur 3 et la bouteille de stockage 4. Sur la figure 1, il est possible de constater que la bouteille de stockage 4 présente une dimension verticale conséquente selon un axe vertical V, c’est-à-dire ici une dimension verticale au moins égale à la moitié de la dimension verticale correspondante du deuxième échangeur de chaleur. Dans ce cas de figure, il est alors envisageable de fixer la bouteille de stockage 4 à plusieurs endroits le long de la deuxième paroi latérale 302 du deuxième échangeur de chaleur 3. Le nombre de points de fixation est ainsi adaptable en fonction de la taille de la bouteille de stockage 4.

La bouteille de stockage 4 est configuré pour guider verticalement, selon sa direction d’allongement, le fluide et le ramener en sortie en direction de la bride de raccordement 5.

La bride de raccordement 5 comprend un canal de circulation au sein même de sa structure, notamment en présentant au moins deux conduits sécants de communication tel que cela sera décrit ci-après plus en détails.

La bride de raccordement 5 est liée, ici par brasage, au premier échangeur de chaleur 2, plus précisément sur la première paroi latérale 201 de ce premier échangeur de chaleur.

Le premier échangeur de chaleur 2, tout comme le deuxième échangeur de chaleur 3, comprend un système de tubulure interne où circule le fluide réfrigérant, jusqu’à la sortie de fluide 21 située sur la deuxième paroi latérale 202 du premier échangeur de chaleur 2. Les liaisons entre la bride de raccordement 5 et la bouteille de stockage 4, ainsi que la disposition du canal de circulation au sein de la bride de raccordement 5 seront exposées plus en détail par la suite.

L’entrée de fluide 31 solidaire du deuxième échangeur de chaleur 3 et la sortie de fluide 21 solidaire du premier échangeur de chaleur 2 sont destinées à être reliées à des tubulures de circulation de fluide du système d’échange thermique 1 ici non représentées.

La figure 2 permet de visualiser un premier mode de réalisation de la bride de raccordement 5. Ce premier mode de réalisation est identique à celui apparaissant sur la figure 1. Afin de détailler le premier mode de réalisation de la bride de raccordement 5, la bouteille de stockage n’apparait pas sur la figure 2.

Comme cela a été décrit précédemment, la bride de raccordement 5 est fixée au premier échangeur de chaleur 2. Le bride de raccordement 5 comprend une portion de fixation 51 qui s’étend principalement selon un axe longitudinal L à partir de la première paroi latérale 201 du premier échangeur de chaleur 2. Autrement dit la portion de fixation 51 de la bride de raccordement 5 s’étend dans le prolongement du premier échangeur de chaleur 2. La bride de raccordement 5 comprend également une portion de renvoi 52 qui s’étend principalement perpendiculairement à la portion de fixation 51, selon un axe transversal T, créant ainsi un décalage transversal de la bride de raccordement 5 par rapport au premier échangeur de chaleur 2, plus particulièrement en direction du deuxième échangeur de chaleur 3. La portion de renvoi 52 est perpendiculaire au plan formé par le premier échangeur de chaleur 2 et s’étend jusqu’à un bloc de connexion 53 qui forme l’extrémité libre de la bride de raccordement 5, à l’opposé de la portion de fixation 51 brasée sur le premier échangeur de chaleur 2.

Sur la figure 2, le bloc de connexion 53 est situé dans le prolongement longitudinal du deuxième échangeur de chaleur 3, à l’aplomb de la bouteille de stockage. Ce bloc de connexion 53 comporte une paroi, dite paroi supérieure, 531 qui est tournée vers la bouteille de stockage, et une paroi latérale 532. Dans l’exemple illustrée, la paroi supérieure 531 du bloc de connexion 53 s’étend au même niveau que la paroi supérieure correspondante de la portion de renvoi 52.

Le bloc de connexion 53 comprend un embout 54 et un alésage 55, qui sont tous les deux agencés par rapport à la paroi supérieure 531 de ce bloc de connexion 53.

L’embout 54 est cylindrique et présente un axe d’allongement qui s’étend principalement parallèlement à l’axe vertical V. Tel que cela est illustré sur la figure 2, l’embout est agencé en saillie de la paroi supérieure 531 du bloc de connexion en s’étendant de sorte que son axe d’allongement est sensiblement perpendiculairement à cette paroi. L’embout 54 présente sur sa face externe, dans des gorges ménagées circulairement sur le pourtour de l’embout, des joints d’étanchéité 540, par exemple sous forme de joint torique en caoutchouc.

L’alésage 55 est un orifice circulaire traversant le bloc de connexion 53 selon l’axe vertical V, c’est à dire selon un axe parallèle à l’axe d’allongement de l’embout, perpendiculairement au plan défini par la paroi supérieure 531 du bloc de connexion 53.

Il résulte de ce qui précède que c’est la même paroi du bloc de connexion 53, à savoir la paroi supérieure 531 en saillie de laquelle s’étend l’embout 54 et dans laquelle débouche l’alésage 55, qui est en contact direct avec la bouteille de stockage lorsque celle-ci est mise en place.

Conformément à l’invention, la bride de raccordement présente une première extrémité solidaire, et notamment par brasage, de l’échangeur de chaleur correspondant et une extrémité libre qui comporte l’embout et l’alésage de fixation formés dans une paroi directement au contact de l’organe de circulation formé ici par la bouteille de stockage.

Par ailleurs, il est possible d’observer sur la figure 2 que le deuxième échangeur de chaleur 3 comprend un orifice de communication 33 sur la deuxième paroi latérale 302. L’orifice de communication 33 assure la liaison du fluide réfrigérant entre le deuxième échangeur de chaleur 3 et la bouteille de stockage. Il est donc évident que c’est au moins au niveau de cet orifice de communication 33 que la bouteille de stockage est fixée sur le deuxième échangeur de chaleur 3.

La figure 3 est une vue en coupe transversale de la bride de raccordement 5 selon un plan de coupe perpendiculaire aux échangeurs de chaleur et passant par l’embout 54, cette vue en coupe rendant visible la disposition du canal de circulation 6 ménagé dans la structure de la bride de raccordement 5. Pour des raisons de clarté, les échangeurs de chaleur n’apparaissent pas sur la figure. Le canal de circulation a une première extrémité située au niveau de la brasure entre la bride de raccordement 5 et le premier échangeur de chaleur, et une deuxième extrémité au niveau de l’embout 54 positionné dans le bloc de connexion 53 de la bride de raccordement 5.

Comme indiqué précédemment, l’embout 54 de la bride de raccordement 5 est décalé transversalement par rapport au plan d’allongement du premier échangeur de chaleur, par le biais de la portion de renvoi 52.

Le canal de circulation 6, s’étendant au sein de la bride de raccordement 5, est ainsi configuré pour relier l’embout 54 à la paroi de la bride de raccordement 5 destinée à être brasée à l’échangeur de chaleur. Le fluide réfrigérant, après avoir circulé dans l’un des échangeurs de chaleur, s’écoule sous forme liquide/gazeuse au sein du canal de circulation 6. Le canal de circulation 6 est formé par la succession de trois conduits sécants en communication fluidique parmi lesquels un premier conduit 61, un conduit intermédiaire 62 et un deuxième conduit 63. Le premier conduit 61 est disposé au niveau de la première extrémité de la bride et s’étend principalement selon une direction longitudinale. Étant donné que l’embout 54 de la bride de raccordement 5 est décalé transversalement par rapport au plan d’allongement du premier échangeur de chaleur, le canal de circulation 6 s’étend donc par la suite selon un axe transversal T, par le biais du conduit intermédiaire 62. Le canal de circulation 6 s’étend ensuite selon une direction verticale V, par le biais du deuxième conduit 63 qui prolonge le conduit intermédiaire 62 et débouche sur l’embout 54.

La figure 4 est une vue en coupe longitudinale de la bride de raccordement 5 selon un plan de coupe parallèle aux échangeurs de chaleur et passant par l’embout 54 et l’alésage 55. Tout comme pour la figure 3, les échangeurs de chaleur ne sont ici pas représentés par souci de clarté. La vue en coupe longitudinale de la figure 4 permet de distinguer le canal de circulation 6 où seul le conduit intermédiaire 62 et le deuxième conduit 63 sont visibles sur cet angle de vue, mais également de visualiser l’alésage 55.

L’alésage 55 est traversant et s’étend donc selon l’axe vertical V sur la totalité de la dimension verticale de la bride de raccordement 5. Plus particulièrement, l’alésage 55 est débouchant sur la paroi supérieure 531 du bloc de connexion 53, qui consiste ici en la paroi portant l’embout 54 et destinée à être en contact direct de la bouteille de stockage. Comme cela a été évoqué précédemment, l’alésage est disposé de sorte à ne pas interférer avec le canal de circulation 6.

L’alésage 55 comprend un chambrage 56, présentant un diamètre de valeur supérieure à la valeur du diamètre de l’alésage 55. Le chambrage 56 s’étend sur une profondeur, ici une dimension verticale, suffisante pour loger intégralement un moyen de fixation, plus particulièrement une tête du moyen de fixation, de sorte à ce que ce dernier n’émerge pas de la bride de raccordement 5 une fois fixé. Le chambrage 56 permet donc d’éviter toute interférence mécanique entre le moyen de fixation et un quelconque élément, qu’il soit interne ou externe au système d’échange thermique.

La figure 5 est une représentation de la bouteille de stockage 4 contre laquelle la paroi portant l’embout est en contact direct. Cette dernière est par exemple de forme cylindrique de section circulaire ou sensiblement circulaire et délimite un volume interne assurant un stockage suffisant de fluide réfrigérant pour les besoins du système d’échange thermique. La figure 5 représente plus particulièrement l’assemblage de la bouteille de stockage 4 avec un corps et une paroi de fond distincts.

Le corps de la bouteille de stockage 4 s’assemble, par exemple par brasage, avec un bouchon 7. Le bouchon 7 présente une forme circulaire et des dimensions longitudinales et transversales sensiblement inférieures aux dimensions longitudinales et transversales de la bouteille de stockage 4. Les dimensions du bouchon 7 sont donc aptes à ce que ce dernier puisse être inséré au sein du volume interne de la bouteille de stockage 4, afin de pouvoir constituer la paroi de fond de celle-ci. Pour une fixation, par exemple par brasage, présentant une étanchéité efficace, le bouchon 7 comprend une pluralité de rainures 73 sur sa paroi périphérique, ladite paroi étant en contact direct avec une face interne de la bouteille de stockage. Lors du brasage du bouchon 7 sur la bouteille de stockage 4, les rainures 73 permettent de recevoir une quantité suffisante d’un métal d’apport pour le brasage. Le bouchon 7 est ainsi maintenu mécaniquement au sein de la bouteille de stockage 4.

Le bouchon 7 comprend un orifice de circulation 71. L’orifice de circulation 71 est traversant, c’est-à-dire qu’il traverse le bouchon selon l’axe principal d’allongement de la bouteille, ici l’axe vertical V. C’est par cet orifice de circulation 71 que le fluide réfrigérant circule entre la bouteille de stockage 4 et la bride de raccordement. L’orifice de circulation 71 est donc configuré pour accueillir l’embout de la bride de raccordement, tel que cela est présenté ci-dessous.

La figure 6 est une vue en coupe longitudinale de la bride de raccordement 5 assemblée avec la bouteille de stockage 4 selon un plan de coupe parallèle aux échangeurs de chaleur et passant par l’embout 54 et l’alésage 55 de la bride de raccordement 5 et par l’orifice de circulation 71 et un orifice de fixation 72 du bouchon 7.

La bride de raccordement 5 apparait telle que représentée sur la figure 4. La bouteille de stockage 4 est disposée sur la bride de raccordement 5, avec un contact direct entre la bouteille de stockage 4 et une paroi de la bride de raccordement 5, plus particulièrement la paroi supérieure 531 du bloc de connexion 53.

La coopération entre la bouteille de stockage 4 et la bride de raccordement 5 est agencée de sorte à ce que l’embout 54 de la bride de raccordement soit inséré dans l’orifice 71 du bouchon 7, qui, comme cela a été mentionné précédemment, est fixé à la bouteille de stockage 4. Ainsi, le canal de circulation 6 de la bride de raccordement 5 débouche directement au sein de la bouteille de stockage 4. Le fluide réfrigérant du système d’échange thermique est donc apte à circuler, de manière étanche, de la bouteille de stockage 4 jusqu’au sein du canal de circulation 6 de la bride de raccordement 5. Les joints d’étanchéité 540 disposés sur le pourtour de l’embout, visibles sur la figure 6 et particulièrement sur la figure 2, permettent notamment d’éviter toute fuite du fluide réfrigérant entre l’embout 54 et l’orifice de circulation 71.

Par ailleurs, la bouteille de stockage 4 et la bride de raccordement 5 coopèrent de sorte que l’alésage 55 de la bride de raccordement 5 et l’orifice de fixation 72 du bouchon 7 soient en regard l’un par rapport à l’autre. Ainsi, la bride de raccordement 5 et la bouteille de stockage 4 peuvent être solidarisées par un moyen de fixation 8. Sur la figure 6, le moyen de fixation 8 est une vis, mais tous moyens de fixation peuvent être utilisés, dès lors qu’ils sont aptes à fixer mécaniquement la bride de raccordement 5 sur la bouteille de stockage 4. Le moyen de fixation 8 est inséré par l’alésage 55, jusqu’à l’orifice de fixation 72. L’alésage 55 est lisse afin de permettre uniquement le passage du moyen de fixation 8 jusqu’à l’orifice de fixation 72 qui peut par exemple être taraudé pour entraîner la fixation du moyen de fixation 8 et ainsi solidariser la bride de raccordement 5 et la bouteille de stockage 4. Le moyen de fixation 8 comprend une tête 81. Le moyen de fixation 8 est inséré dans l’alésage 55 jusqu’à ce que la tête 81 soit logée dans le chambrage 56. La tête 81 n’émerge donc pas de la bride de raccordement 5 et ne risque pas de créer une interférence mécanique.

Il est possible d’observer sur la figure 6 que la bouteille de stockage comprend un orifice d’entrée 41. Lorsque la bouteille de stockage 4 est fixée au deuxième échangeur de chaleur, l’orifice d’entrée 41 est disposé en regard de l’orifice de communication du deuxième échangeur de chaleur, l’orifice de communication étant visible sur la figure 2. C’est donc par cet orifice d’entrée 41 que le fluide réfrigérant circule du deuxième échangeur de chaleur vers la bouteille de stockage 4.

La figure 7 est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation de la bride de raccordement 5 et du bouchon 7, vue de côté. Par souci de clarté, les échangeurs de chaleur ne sont pas représentés.

La bride de raccordement 5 est toujours divisée en trois parties : la portion de fixation 51, la portion de renvoi 52 et le bloc de connexion 53. Seul ce dernier diffère par rapport au premier mode de réalisation de la bride de raccordement 5. Le bloc de connexion comprend une languette 57 présentant une dimension verticale inférieure au reste de la bride de raccordement 5. C’est sur la languette 57 que la bouteille de stockage 4 est en contact direct avec la bride de raccordement. En d’autres termes, la paroi supérieure 531 du bloc de raccordement, telle qu’elle a été précédemment évoquée dans le premier mode de réalisation, correspond à la paroi supérieure de la languette et elle présente un décalage vertical par rapport à la paroi supérieure 521 de la portion de renvoi 52. Il peut être observé sur la figure 7 une paroi d’épaulement 534, qui s’étend verticalement entre la paroi supérieure 531 du bloc de connexion 53 et la paroi supérieure 521 de la portion de renvoi.

La bride de raccordement du deuxième mode de réalisation diffère notamment de ce qui précède en la présence de cette languette 57, qui permet d’offrir un espace d’accueil pour la bouteille de stockage 4 et de la soutenir mécaniquement, en offrant deux surfaces de contact direct avec la bouteille de stockage, à savoir la paroi supérieure 531 du bloc de connexion 53 et la paroi d’épaulement 534.

Dans ce deuxième mode de réalisation, la bride de raccordement diffère également en ce que l’embout 54 s’étend principalement selon l’axe transversal T, soit perpendiculairement par rapport à la direction d’extension de l’embout du premier mode de réalisation. L’embout 54 est disposé en saillie de la paroi d’épaulement 534 de la bride de raccordement 5, soit une paroi s’étendant selon un plan parallèle aux échangeurs de chaleur. Il convient de noter que, par conséquent, le canal de circulation 6 ne nécessite que deux conduits sécants, à savoir le premier conduit 61 qui s’étend principalement selon l’axe d’allongement de l’échangeur de chaleur et le deuxième conduit 63 qui s’étend principalement selon l’axe transversal T et qui débouche directement sur l’embout 54.

La position de l’embout 54 du deuxième mode de réalisation de la bride de raccordement 5 implique également un deuxième mode de réalisation du bouchon 7. L’embout 54 s’étendant principalement de manière transversale, l’orifice de circulation du bouchon 7 doit également s’étendre principalement de manière transversale de manière à être apte à accueillir l’embout 54. L’orifice de circulation débouche ainsi sur une paroi latérale de la bouteille de stockage 4 afin que l’embout 54 puisse être inséré et il débouche à une extrémité opposée sur une cavité 74 creusée dans la matière du bouchon 7 pour former une jonction entre l’orifice de circulation du bouchon 7 et le volume interne de la bouteille de stockage 4.

L’alésage 55 ainsi que l’orifice de fixation 72 s’étendent toujours principalement selon l’axe vertical V, conformément à ce qui a été décrit précédemment dans le premier mode de réalisation, en étant disposés de sorte à ne pas interférer avec l’orifice de circulation, l’embout 54 et la cavité 74. L’alésage 55 traverse la languette 57 et est en regard de l’orifice de fixation 72. La solidarisation par le biais du moyen de fixation présente des caractéristiques identiques au premier mode de réalisation. Ainsi, le principe de fixation a déjà été présenté dans la description de la figure 6.

Il résulte de ce qui précède que ce sont deux parois adjacentes du bloc de connexion 53, à savoir la paroi d’épaulement 534 en saillie de laquelle s’étend l’embout 54 et la paroi supérieure 531 dans laquelle débouche l’alésage 55, qui sont en contact direct avec la bouteille de stockage lorsque celle-ci est mise en place.

Conformément à l’invention, la bride de raccordement présente une première extrémité solidaire, et notamment par brasage, de l’échangeur de chaleur correspondant et une extrémité libre qui comporte l’embout et l’alésage de fixation formés respectivement dans une paroi directement au contact de l’organe de circulation formé ici par la bouteille de stockage.

Dans les deux modes de réalisation, le procédé de montage est particulièrement simple à réaliser sur le véhicule, puisque la bride de raccordement et l’organe de circulation fluidique sont indépendamment brasés sur leur échangeur de chaleur respectif. Il suffit alors d’amener l’un en regard de l’autre les deux échangeurs de chaleur en plaquant l’une contre l’autre, c’est-à-dire en les mettant en contact direct, la paroi de la bride comportant l’embout 54 et la paroi correspondante de l’organe de circulation fluidique, en insérant l’embout 54 dans l’orifice de circulation 71. Selon le mode de réalisation, choisi notamment en fonction de l’encombrement de la zone dans laquelle le système d’échange thermique doit être implanté et assemblé, le mouvement de translation pour amener les deux parois en appui l’une contre l’autre et forcer l’embout dans l’orifice de circulation est soit vertical, soit longitudinal. Ce mouvement de translation permettant l’insertion de l’embout dans l’orifice de circulation entraîne la mise en regard de l’alésage 55 et de l’orifice de fixation 72 et permet par la suite d’être opérationnel pour la fixation, notamment par vissage de la bride de raccordement sur l’organe de circulation fluidique.

L'invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s'étend également à tous moyens ou configurations équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. En particulier, les formes de la bride de raccordement, la nature de l’organe de circulation fluidique, ou la forme du bouchon peuvent être modifiées sans nuire à l’invention, dans la mesure où elles remplissent les fonctionnalités décrites dans le présent document.

Les modes de réalisation décrits ci-dessus ne sont ainsi nullement limitatifs ; on pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques mentionnées dans ce document, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.

Claims (10)

1. Echangeur de chaleur (2, 3) apte à être disposé sur un circuit de fluide réfrigérant et comprenant au moins une bride de raccordement (5) fixée sur une surface latérale dudit échangeur de chaleur (2, 3), caractérisé en ce que la bride de raccordement (5) comprend un canal de circulation (6), agencé au sein de la structure de la bride, ainsi qu’un embout (54) et un alésage (55) disposés sur une extrémité libre de la bride de raccordement (5), le canal de circulation (6) s’étendant depuis une extrémité débouchant dans ladite surface latérale jusqu’à l’embout (54), l’embout (54) et l’alésage (55) étant agencés sur au moins une paroi de la bride de raccordement (5) destinée à être en contact avec un unique organe de circulation fluidique d’un autre échangeur de chaleur (2, 3).
2. Echangeur de chaleur (2, 3) selon la revendication 1, dans lequel la bride de raccordement (5) comporte au moins une portion de fixation (51), brasée sur la surface latérale de l’échangeur de chaleur, et un bloc de connexion (53) agencé à l’extrémité libre de la bride de raccordement et comprenant l’embout (54) et l’alésage (55).
3. Echangeur de chaleur (2, 3) selon la revendication précédente, dans lequel la bride de raccordement (5) comporte en outre une portion de renvoi (52) agencée entre la portion de fixation (51) et le bloc de connexion (53), ladite portion de fixation s’étendant dans le prolongement du plan formé par l’échangeur de chaleur et ladite portion de renvoi (52) s’étendant sensiblement perpendiculairement à la portion de fixation.
4. Echangeur de chaleur (2, 3) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel le bloc de connexion (53) comporte une paroi supérieure (531) en saillie de laquelle s’étend l’embout (54) et dans laquelle débouche l’alésage (55).
5. Echangeur de chaleur (2, 3) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel le bloc de connexion (53) comporte une paroi supérieure (531) et une paroi d’épaulement (534) adjacentes et sensiblement perpendiculaires l’une de l’autre, l’embout s’étendant en saillie de la paroi d’épaulement et l’alésage (55) débouchant dans la paroi supérieure (531).
6. Système d’échange thermique (1) pour véhicule comprenant un premier échangeur de chaleur (2) et un deuxième échangeur de chaleur (3) constitutifs d’un circuit de circulation de fluide réfrigérant, le premier échangeur de chaleur (2) étant conforme aux revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bride de raccordement (5) du premier échangeur de chaleur (2) est en contact direct avec l’organe de circulation fluidique, ledit organe de circulation fluidique étant directement lié au deuxième échangeur de chaleur (3).
7. Système d’échange thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’organe de circulation fluidique est une bouteille de stockage (4).
8. Système d’échange thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel la bouteille de stockage (4) comprend un bouchon (7) faisant office de paroi de fond de la bouteille de stockage (4).
9. Système d’échange thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le bouchon (7) comprend un orifice de circulation (71) configuré pour accueillir l’embout (54) de la bride de raccordement (5) et un orifice de fixation (72) disposé à être en regard de l’alésage (55) de la bride de raccordement (5).
10. Système d’échange thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel un unique moyen de fixation (8) solidarise la bride de raccordement (5) du premier échangeur de chaleur (2) et la bouteille de stockage (4).