FR3126766A1 - Echangeur de chaleur d’une boucle de fluide refrigerant. - Google Patents

Echangeur de chaleur d’une boucle de fluide refrigerant. Download PDF

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Jeremy Blandin
Gael Durbecq
Kamel Azzouz
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur (2) pour une boucle de fluide réfrigérant d’un véhicule, comprenant une surface d’échange (12) de chaleur destinée à être traversée par un flux d’air (102) et comprenant une pluralité de tubes (20), au moins un des tubes (20) de la pluralité de tubes (20) comprend au moins un premier canal (24) de circulation et au moins un deuxième canal (26) de circulation du fluide réfrigérant, fluidiquement distincts l’un de l’autre, au moins un premier circuit (34) de fluide réfrigérant constitué d’une première chambre d’entrée (16a) fluidiquement connecté au premier canal du tubes (20), au moins un deuxième circuit (26) de fluide réfrigérant constitué d’une chambre d’entrée (16b) fluidiquement connecté au deuxième canal du tubes (20), la première chambre d’entrée (16a) et la deuxième chambre d’entrée (16b) étant opposés l’un de l’autre suivant une direction d’allongement principal (A) des tubes (20). Fig 3

Description

ECHANGEUR DE CHALEUR D’UNE BOUCLE DE FLUIDE REFRIGERANT.
La présente invention concerne une boucle de fluide réfrigérant destinée à la circulation d’un fluide réfrigérant et appliquée à une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation pour véhicule automobile, et plus particulièrement pour des voitures électriques ou des voitures hybrides.
Une voiture électrique ou hybride comporte une boucle de fluide réfrigérant afin de faire varier la température à l’intérieur de son habitacle, et notamment pour le réchauffer en période hivernale et pour le refroidir en période estivale. La température de l’habitacle est notamment modifiée au moyen du fluide réfrigérant circulant dans la boucle de fluide réfrigérant entre un dispositif d’échange thermique disposé dans le véhicule au voisinage de l’habitacle, et un échangeur de chaleur situé au contact de l’air ambiant, en face avant du véhicule. Ainsi, le fluide réfrigérant circulant dans la boucle de fluide réfrigérant absorbe ou cède des calories au niveau de l’échangeur de chaleur ou du dispositif d’échange thermique en fonction des besoins de chauffage ou de refroidissement de l’habitacle. L’utilisation d’un compresseur et le cas échéant d’un détendeur est notamment nécessaire pour modifier la pression du fluide réfrigérant dans la boucle de fluide réfrigérant afin de modifier thermodynamiquement la température du fluide réfrigérant amené à passer par la suite à travers le dispositif d’échange thermique et l’échangeur de chaleur.
L’échangeur de chaleur situé en face avant du véhicule permet l’échange de calories entre le fluide réfrigérant qui circule dans des tubes disposés les uns au-dessus des autres et espacés entre eux par des intercalaires, et un flux d’air, provenant de l’extérieur du véhicule et traversant ledit échangeur de chaleur entre les tubes au niveau des intercalaires.
Dans les véhicules électriques ou hybrides, il est connu de configurer la boucle de fluide réfrigérant et l’échangeur de chaleur en face avant pour former une pompe à chaleur réversible au sein de laquelle l’échangeur de chaleur est apte à fonctionner en mode condenseur, en été, pour assurer le refroidissement de l’habitacle via le dispositif d’échange thermique formant un évaporateur dans l’installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation, et à fonctionner en mode évaporateur, en hiver, pour assurer le chauffage dans l’habitacle via le dispositif d’échange thermique formant un condenseur.
Un problème d’un tel échangeur de chaleur placé en face avant du véhicule réside alors dans son fonctionnement en évaporateur, lorsque le différentiel de température tend à réchauffer le flux d’air humide et créer des gouttelettes de condensation qui se déposent en surface de l’échangeur de chaleur. Si la température du fluide réfrigérant circulant dans les tubes est trop basse, et que par conduction thermique les intercalaires entre les tubes sont trop froids, le refroidissement des gouttelettes de condensation peut former du givre localement sur les intercalaires entre les tubes de l’échangeur de chaleur. Une telle présence de givre génère des obstacles au passage d’air à travers l’échangeur de chaleur et tend donc à diminuer les capacités thermiques de l’échangeur de chaleur.
La présente invention vise à remédier à cet inconvénient, en proposant une boucle de fluide réfrigérant, et plus particulièrement un échangeur de chaleur, permettant de limiter la formation de givre sur ce dernier. L’invention permet donc d’augmenter les capacités thermiques de l’échangeur de chaleur et donc de la boucle de fluide réfrigérant.
L’invention porte donc sur un échangeur de chaleur pour une boucle de fluide réfrigérant, comprenant une surface d’échange de chaleur qui s’étend dans un plan principal longitudinal, la surface d’échange de chaleur comprenant une pluralité de tubes, l’échangeur de chaleur étant caractérisé en ce qu’au moins un des tubes de la pluralité de tubes comprend au moins un premier canal de circulation et au moins un deuxième canal de circulation du fluide réfrigérant, fluidiquement distincts l’un de l’autre, l’échangeur de chaleur comprenant au moins un premier circuit de fluide réfrigérant constitué d’une première chambre d’entrée et d’une première chambre de sortie fluidiquement connectées au premier canal de circulation de l’au moins un tube, l’échangeur de chaleur comprenant au moins un deuxième circuit de fluide réfrigérant constitué d’une deuxième chambre d’entrée et d’une deuxième chambre de sortie fluidiquement connectées au deuxième canal de circulation de l’au moins un tube, la première chambre d’entrée étant disposée à une première extrémité de la surface d’échange de chaleur et la deuxième chambre d’entrée étant disposée à une deuxième extrémité de la surface d’échange de chaleur opposée à la première extrémité le long de la direction longitudinale.
La boucle de fluide réfrigérant peut être disposée au sein d’un véhicule, par exemple électrique ou hybride, afin de réchauffer ou refroidir un habitacle dudit véhicule, notamment via un échange de calories au sein de l’échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur, la surface d’échange de chaleur étant destinée à être traversée par ce flux d’air extérieur.
La boucle de fluide réfrigérant peut consister en une pompe à chaleur réversible et l’échangeur de chaleur peut être un évapo-condenseur au sein duquel circule le fluide réfrigérant. De manière plus précise, l’échangeur de chaleur comprend la surface d’échange de chaleur au sein de laquelle s’effectuent les échanges de calories entre le flux d’air traversant ladite surface d’échange, c’est-à-dire passant entre les tubes le cas échéant au travers d’organes de dissipation thermique agencés entre les tubes, et le fluide réfrigérant circulant au sein de la pluralité de tubes de ladite surface d’échange, le fluide réfrigérant captant ou cédant des calories au flux d’air en fonction de la configuration de la boucle de fluide réfrigérant, destinée à chauffer ou refroidir l’habitacle.
Les tubes sont empilés le long d’une direction d’empilement, avec un espace laissé entre deux tubes voisins pour laisser passage au flux d’air traversant la surface d’échange de chaleur. Ces tubes sont configurés pour canaliser le fluide réfrigérant le long d’une direction d’allongement principal des tubes et ils sont reliés chacun fluidiquement à des chambres d’entrée permettant l’alimentation en fluide réfrigérant et des chambres de sortie permettant l’évacuation de ce fluide réfrigérant.
La première chambre d’entrée et la deuxième chambre d’entrée respectivement du premier circuit et du deuxième circuit sont fluidiquement reliées à une première portion de la boucle de fluide réfrigérant, ladite première portion étant à considérer comme la portion reliant un échangeur thermique, qui peut consister en un condenseur ou un évaporateur selon la configuration de fonctionnement de la boucle de régulation, à l’échangeur de chaleur et empruntée en ce sens par le fluide réfrigérant. Cette première portion peut notamment comporter au moins un compresseur ou un organe de détente. Un embranchement est formé sur la première portion de la boucle de fluide réfrigérant et le fluide réfrigérant qui y circule est scindé en deux flux dirigés respectivement vers la première chambre d’entrée et vers la deuxième chambre d’entrée.
La première chambre de sortie et la deuxième chambre de sortie respectivement du premier circuit et du deuxième circuit sont fluidiquement reliées à une deuxième portion de la boucle de fluide réfrigérant, la deuxième portion de la boucle de fluide réfrigérant étant à considérer comme la portion reliant l’échangeur de chaleur à l’échangeur thermique précédemment évoqué, qui peut consister en un condenseur ou un évaporateur selon la configuration de fonctionnement de la boucle de régulation, et empruntée en ce sens par le fluide réfrigérant. Cette deuxième portion peut notamment comporter au moins un compresseur ou un organe de détente. Un raccordement est formé entre les deux chambres de sortie et la deuxième portion de la boucle de fluide réfrigérant afin que les deux flux sortant des chambres de sortie convergent vers la deuxième portion de la boucle de fluide réfrigérant.
Lorsque la boucle de fluide réfrigérant est dans une configuration où elle chauffe l’habitacle, le fluide réfrigérant entrant dans l’échangeur de chaleur est plus froid que le flux d’air traversant ledit échangeur de chaleur, ledit fluide réfrigérant ayant été détendu par l’organe de détente en amont de l’entrée de l’échangeur de chaleur. Ainsi, bien que le flux d’air en provenance de l’extérieur du véhicule présente une température basse, on comprend que ledit flux d’air est destiné à céder ses calories au fluide réfrigérant afin de le réchauffer. Le fluide réfrigérant est réchauffé au fur et à mesure qu’il circule dans la pluralité de tubes, depuis la chambre d’entrée jusqu’à la chambre de sortie.
On tire alors avantage de la première chambre d’entrée et de la deuxième chambre d’entrée, et notamment de leur disposition particulière à des extrémités opposées de la surface d’échange, et des conduits fluidiquement distincts au sein d’un même tube et reliés respectivement à l’une ou l’autre des chambres d’entrée, en ce qu’ils permettent d’éviter des gradients de température importants d’une extrémité à l’autre de la surface d’échange de chaleur, la portion de fluide réfrigérant destiné à pénétrer dans la surface d’échange via la première chambre d’entrée étant destinée à circuler dans le premier canal de l’au moins un tube en sens opposé à celui de la circulation de la portion de fluide réfrigérant destinée à pénétrer dans la surface d’échange via la deuxième chambre d’entrée pour circuler dans le deuxième canal de ce même tube. De manière plus précise, la circulation du fluide réfrigérant dans le premier circuit et la circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième circuit sont dans des sens inversés, au moyen au moins du tube comprenant le premier canal et le deuxième canal, permettant une meilleure répartition du gradient de température du fluide réfrigérant dans la surface d’échange. La température de la surface d’échange est ainsi plus homogène, de telle sorte qu’on limite la formation de zones froides et donc la formation de givre lorsque des gouttelettes de condensation sont présentes sur ladite surface d’échange de l’échangeur de chaleur.
Selon une caractéristique de l’invention, la première chambre de sortie est disposée à la deuxième extrémité de la surface d’échange de chaleur et la deuxième chambre de sortie est disposée à la première extrémité de la surface d’échange de chaleur opposée à la deuxième extrémité le long de la direction longitudinale.
On comprend alors que la chambre d’entrée et la chambre de sortie du premier circuit, respectivement la chambre d’entrée et la chambre de sortie du deuxième circuit, sont à des extrémités opposées l’une de l’autre de la surface d’échange, suivant la direction d’allongement principal de la pluralité de tubes. Une telle configuration permet de mettre en place facilement une circulation alternée de fluide réfrigérant, c’est-à-dire une circulation du fluide réfrigérant qui va dans un sens dans le ou les premiers canaux au sein d’un tube et une circulation du fluide réfrigérant qui va dans un autre sens dans le ou les deuxièmes canaux au sein du même tube.
Selon une caractéristique de l’invention, l’au moins un premier canal et l’au moins un deuxième canal de l’au moins un tube sont séparés fluidiquement l’un de l’autre par une cloison de séparation.
La cloison de séparation s’étend suivant la direction d’allongement des tubes, dans un plan longitudinal et vertical. Dans cette configuration de l’invention, le tube loge en son sein un premier canal et un deuxième canal, qui occupent à eux deux la totalité de l’espace interne du tube. La cloison de séparation consiste en une paroi mince qui s’étend en travers de l’espace interne du tube, pour relier deux parois opposées délimitant ce tube.
Selon une caractéristique de l’invention, l’au moins un tube comprend une pluralité de premiers canaux et une pluralité de deuxièmes canaux. Les premiers canaux peuvent être alignés successivement les uns à la suite des autres le long d’une direction transversale. Les deuxièmes canaux peuvent être alignés successivement les uns à la suite des autres le long de la direction transversale. Chacun des canaux s’étend dans la matière du tube, en débouchant à chaque extrémité longitudinale de ce tube.
Chacun des premiers canaux et chacun des deuxièmes canaux peuvent présenter une section de passage circulaire. Il convient de noter que cette configuration n’est pas limitative de l’invention, et les canaux peuvent être configurés pour présenter une section de passage de forme différente, et par exemple carrée ou rectangulaire. Plus particulièrement, le tube peut comprendre plusieurs canaux de forme et de dimensions identiques les uns aux autres.
Selon une caractéristique de l’invention, chacun des tubes comprend l’au moins un premier canal et l’au moins un deuxième canal. On optimise ainsi la régulation thermique de la surface d’échange de chaleur, en s’assurant qu’au sein de chaque tube formant cette surface d’échange de chaleur, une circulation alternée, avec d’une part du fluide réfrigérant circulant d’une première extrémité longitudinale de la surface d’échange de chaleur à l’autre extrémité longitudinale au sein d’un ou plusieurs premiers canaux formés dans le tube considéré et d’autre part du fluide réfrigérant circulant, au sein d’un ou plusieurs deuxièmes canaux de ce même tube considéré, de la deuxième extrémité longitudinale de la surface d’échange de chaleur vers la première extrémité longitudinale.
Selon une caractéristique de l’invention, la première chambre d’entrée et la deuxième chambre de sortie sont logées dans un premier collecteur et la première chambre de sortie et la deuxième chambre d’entrée sont logées dans un deuxième collecteur. Dans ce contexte, le premier collecteur et le deuxième collecteur sont disposés respectivement à la première extrémité de la surface d’échange de chaleur et à la deuxième extrémité de la surface d’échange de chaleur.
Selon une caractéristique de l’invention, chacun du premier collecteur et du deuxième collecteur comprend une paroi séparatrice qui isole fluidiquement l’une de l’autre la chambre d’entrée et la chambre de sortie logées dans ledit premier collecteur et deuxième collecteur.
Selon une caractéristique de l’invention, la paroi séparatrice de chacun du premier collecteur et du deuxième collecteur s’étend sur l’intégralité d’une dimension verticale du collecteur, c’est-à-dire selon une direction parallèle à la direction d’empilement des tubes formant la surface d’échange de chaleur.
Selon une caractéristique de l’invention, la paroi séparatrice de chacun du premier collecteur et du deuxième collecteur s’étend dans un plan longitudinal et vertical dans les collecteurs.
Selon une caractéristique de l’invention, en considérant l’échangeur de chaleur dans son ensemble, la paroi séparatrice du premier collecteur et/ou la paroi séparatrice du deuxième collecteur s’étend dans le prolongement de la cloison de séparation, suivant la direction longitudinale. La paroi séparatrice et la cloison de séparation participent alors à former un plan de séparation, longitudinal et vertical, entre le premier circuit et le deuxième circuit, avec les premiers canaux disposés d’un coté de ce plan de séparation et les deuxièmes canaux disposés d’un autre côté de ce plan de séparation.
Selon une caractéristique de l’invention, l’au moins un tube comprend une première extrémité longitudinale et une deuxième extrémité longitudinale, opposées l’une à l’autre suivant la direction longitudinale, les extrémités longitudinales de l’au moins un tube s’étendant chacune au moins en partie dans un volume interne d’un des collecteurs.
Les collecteurs peuvent alors comprendre au moins une ouverture de réception qui loge l’une des extrémités longitudinales de l’au moins un tube, l’ouverture de réception et l’au moins un tube présentant une complémentarité de forme. Une telle coopération entre les collecteurs et les extrémités longitudinales des tubes permet de gérer facilement l’étanchéité de l’échangeur de chaleur une fois les pièces assemblées entre elles, l’échangeur de chaleur pouvant notamment être finalisé par une opération de brasage.
Selon une caractéristique de l’invention, au moins une des extrémités longitudinales de l’au moins un tube comprend une fente apte à coopérer avec la paroi séparatrice d’un des collecteurs.
Selon une caractéristique de l’invention, la fente s’étend verticalement entre l’au moins un premier canal et l’au moins un deuxième canal de l’au moins un tube.
On comprend que la fente s’étend dans le prolongement de la paroi séparatrice et dans le prolongement de la cloison de séparation. La fente facilite notamment le montage des extrémités longitudinales du tubes dans le volume interne de chacun des collecteurs, en formant un moyen de coopération avec la paroi séparatrice logée dans le collecteur dans lequel le tube est inséré, et augmente par ailleurs l’étanchéité entre le tube et les collecteurs à l’issue du brasage de l’échangeur de chaleur.
Selon une caractéristique de l’invention, l’au moins un tube est configuré pour présenter une première section de passage du fluide réfrigérant à travers le ou les premiers canaux égale à une deuxième section de passage de fluide réfrigérant à travers le ou les deuxièmes canaux.
On comprend alors que le volume total du ou des premiers canaux et deuxièmes canaux sont identiques.
Selon une alternative de l’invention, on peut faire varier le volume ou le nombre respectivement du ou des canaux en fonction de l’état de la phase du fluide réfrigérant qui arrive dans le premier circuit et le deuxième circuit.
L’invention porte également sur une boucle de fluide réfrigérant comprenant au moins un compresseur, au moins un évaporateur, au moins un échangeur de chaleur selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, une sortie du compresseur étant raccordée fluidiquement à l’échangeur de chaleur, au moins une sortie de l’échangeur de chaleur étant raccordée fluidiquement à l’échangeur thermique ou à une entrée du compresseur, et au moins un premier organe de détente est disposé entre l’échangeur de chaleur et l’évaporateur et au moins un deuxième organe de détente est disposé entre le compresseur et l’échangeur de chaleur.
Selon une caractéristique de la boucle de fluide réfrigérant, celle-ci comprend au moins un canal d’entrée du fluide réfrigérant dans l’échangeur de chaleur et un canal de sortie du fluide réfrigérant de l’échangeur de chaleur, les chambres d’entrée de l’échangeur de chaleur étant fluidiquement reliées au canal d’entrée du fluide réfrigérant et les chambres de sortie de l’échangeur de chaleur étant fluidiquement reliées au canal de sortie du fluide réfrigérant.
On comprend par ailleurs que le canal d’entrée du fluide réfrigérant dans la première chambre d’entrée et dans la deuxième chambre d’entrée est disposé en sortie de l’organe de détente présent sur la première portion de la boucle de fluide réfrigérant. Le canal de sortie, relié fluidiquement à la première chambre de sortie et à la deuxième chambre de sortie, est fluidiquement relié au compresseur ou à l’échangeur thermique suivant la configuration d’utilisation de la boucle de fluide réfrigérant.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
est une vue schématique d’une boucle de fluide réfrigérant selon une première configuration ;
est une vue schématique de la boucle de fluide réfrigérant de la selon une deuxième configuration ;
est une représentation schématique d’un échangeur de chaleur de la boucle de fluide réfrigérant des figures 1 et 2, comprenant un premier circuit et un deuxième circuit et une surface d’échange de chaleur comprenant une pluralité de tubes ;
est une vue rapprochée de la surface d’échange de chaleur illustrant plusieurs tubes voisins et plusieurs organes de dissipation thermique respectivement disposés entre deux tubes ;
est une vue schématique en perspective d’un tube de la surface d’échange de chaleur comprend au moins un premier canal et un deuxième canal de circulation du fluide réfrigérant ;
est une vue schématique en perspective d’un tube de la surface d’échange de chaleur comprend plusieurs premiers canaux et plusieurs deuxièmes canaux de circulation du fluide réfrigérant ;
est une vue schématique similaire à celle de la , illustrant une alternative de l’invention avec un nombre différent de premiers canaux et de deuxièmes canaux de circulation du fluide réfrigérant ;
est une vue schématique en perspective d’un collecteur de l’échangeur de chaleur de la comprenant au moins une chambre d’entrée et une chambre de sortie du fluide réfrigérant, séparées l’une de l’autre par une paroi séparatrice.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, ces figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant. Il est également à noter que ces figures n’exposent que des exemples de réalisation de l’invention. Enfin, les mêmes repères désignent les mêmes éléments dans l'ensemble des figures.
Les figures 1 et 2 illustrent une boucle de fluide réfrigérant 1 selon un aspect de l’invention destinée à équiper un véhicule, électrique ou hybride, afin de réchauffer ou refroidir un habitacle du véhicule, au moyen d’un premier flux d’air 101 dirigé vers l’habitacle du véhicule.
La boucle de fluide réfrigérant 1 comprend au moins un échangeur de chaleur 2 spécifique de l’invention, et comprend ici, dans l’exemple illustré sur les figures 1 et 2, un compresseur 4, un échangeur thermique 6, un évaporateur 8 et au moins un organe de détente 10. L’échangeur de chaleur 2 est avantageusement disposé à l’avant du véhicule afin d’être traversé par un deuxième flux d’air 102 en provenance de l’extérieur du véhicule.
Dans une première configuration de la boucle de fluide réfrigérant 1, destinée à refroidir l’habitacle du véhicule et illustrée ici sur la , le fluide réfrigérant traverse l’échangeur de chaleur 2 au sein duquel il cède des calories au deuxième flux d’air 102 traversant ledit échangeur de chaleur 2, de telle sorte que le fluide réfrigérant sort de l’échangeur de chaleur 2 à l’état liquide alors qu’il est entré à l’état gazeux. Par la suite, le fluide réfrigérant est dirigé vers un premier organe de détente 10a de la boucle de fluide réfrigérant 1, par exemple un détendeur, assurant la détente du fluide réfrigérant et l’abaissement de sa température. Ainsi, le fluide réfrigérant est plus froid en sortie du premier organe de détente 10a qu’en entrée. Suite à son passage par le premier organe de détente 10a, le fluide réfrigérant traverse l’évaporateur 8 et échange des calories avec le premier flux d’air 101 traversant ledit évaporateur 8. De manière plus précise, l’évaporateur 8 s’intègre dans un boîtier d’une installation de chauffage du véhicule qui est configuré pour diriger le premier flux d’air 101 qui traverse l’évaporateur vers l’habitacle du véhicule, et le fluide réfrigérant circulant dans l’évaporateur est plus froid que le premier flux d’air 101 lorsque celui-ci traverse l’évaporateur de sorte que le fluide réfrigérant est apte à capter les calories du premier flux d’air 101 afin de le refroidir avant son entrée dans l’habitacle. Après l’échange de calories dans l’évaporateur 8, le fluide réfrigérant ressort à l’état gazeux à une température supérieure à sa supérieure de saturation.
Par la suite, en sortie d’évaporateur 8, le fluide réfrigérant sous forme gazeuse est dirigé vers le compresseur 4 qui augmente la pression du fluide réfrigérant et donc augmente sa température. Le fluide réfrigérant traverse ensuite l’échangeur thermique 6 sans effectuer d’échange de calories, ledit échangeur thermique 6 n’étant pas, dans cette configuration de la boucle de fluide réfrigérant 1, traversé par le premier flux d’air 101. En sortie de l’échangeur thermique 6, le fluide réfrigérant est dirigé vers un deuxième organe de détente 10b qui, dans cette configuration de la boucle de fluide réfrigérant 1, est inactif, le fluide réfrigérant étant dirigé vers l’échangeur de chaleur 2 en sortie du deuxième organe de détente 10b.
Dans une deuxième configuration de la boucle de fluide réfrigérant 1, destinée à chauffer l’habitacle du véhicule et illustrée ici sur la , le fluide réfrigérant traverse le compresseur 4 à l’état gazeux afin que ce dernier augmente la pression et la température du fluide réfrigérant. Par la suite, le fluide réfrigérant traverse l’échangeur thermique 6 au sein duquel il échange des calories avec le premier flux d’air 101 qui dans cette configuration traverse l’échangeur thermique 6 avant d’être dirigé vers l’habitacle du véhicule. De manière plus précise, le fluide réfrigérant cède ces calories au premier flux d’air 101, alors plus froid, afin que ledit premier flux d’air 101 soit plus chaud après avoir traversé l’échangeur thermique 6 de sorte à réchauffer l’habitacle du véhicule.
En sortie d’échangeur thermique 6, le fluide réfrigérant est devenu liquide mais est plus froid qu’en entrée d’échangeur thermique 6 et il est amené à traverser le deuxième organe de détente 10b afin que ce dernier abaisse encore la pression et la température du fluide réfrigérant. Par la suite le fluide réfrigérant traverse l’échangeur de chaleur 2 au sein duquel il échange des calories avec le deuxième flux d’air 102 le traversant. De manière plus précise, le deuxième flux d’air 102 est plus chaud que le fluide réfrigérant, et le fluide réfrigérant capte donc des calories dudit deuxième flux d’air 102 lors de son passage dans l’échangeur de chaleur 2 et ressort de ce dernier à l’état gazeux. Par la suite le fluide réfrigérant, à l’état gazeux, est redirigé vers le compresseur 4.
On comprend par ailleurs que lors de l’utilisation de la boucle de fluide réfrigérant 1 dans la deuxième configuration, qui réchauffe l’habitacle du véhicule, le fluide réfrigérant froid qui traverse l’échangeur de chaleur 2 capte des calories du deuxième flux d’air 102 en provenance de l’extérieur du véhicule, de telle sorte que la température du fluide réfrigérant augmente en sortie de l’échangeur de chaleur 2. De plus, il convient de considérer que lors de l’utilisation de la boucle de fluide réfrigérant 1 dans la deuxième configuration qui réchauffe l’habitacle, c’est-à-dire en période hivernale, le deuxième flux d’air 102 est à une température basse, de sorte que la température du fluide réfrigérant peut présenter une température négative en entrée de l’échangeur de chaleur et la température des composants de cet échangeur de chaleur est particulièrement froide, susceptible de créer du givre si des gouttelettes de condensation du deuxième flux d’air se forme en surface de l’échangeur de chaleur.
L’échangeur de chaleur 2 selon l’invention, particulièrement visible aux figures 3 et 4, comprend une surface d’échange 12 de chaleur, qui s’étend dans un plan principal 14 longitudinal L et vertical V, et qui est destinée à être traversée par le deuxième flux d’air 102 en provenance de l’extérieur du véhicule. L’échangeur de chaleur 2 comprend également au moins une chambre d’entrée 16 et au moins une chambre de sortie 18 du fluide réfrigérant reliées fluidiquement à la surface d’échange 12 de manière à permettre respectivement l’entrée du fluide réfrigérant dans la surface d’échange 12 et la sortie du fluide réfrigérant de cette surface d’échange 12.
La surface d’échange 12 de chaleur comprend une pluralité de tubes 20 au sein desquels circule le fluide réfrigérant et qui sont empilés le long d’une direction d’empilement E, ici verticale V, de manière à former entre deux tubes voisins un espace 21 de passage du deuxième flux d’air 102 au travers de la surface d’échange 12. De manière plus précise, les tubes 20 sont configurés pour canaliser le fluide réfrigérant en leur sein, entre l’au moins une chambre d’entrée 16 et l’au moins une chambre de sortie 18 le long d’une direction d’allongement principal A des tubes 20, ici longitudinale L.
La surface d’échange 12 de l’échangeur de chaleur 2 comprend par ailleurs une pluralité d’organes de dissipation thermique 22, dont un exemple de réalisation est visible à la . Chacun de ces organes de dissipation thermique 22 s’étend parallèlement à la direction d’allongement principal A des tubes 20, depuis l’au moins une chambre d’entrée 16 jusqu’à l’au moins une chambre de sortie 18. Chacun des organes de dissipation thermique 22 s’étend entre deux tubes 20 voisins de la pluralité de tubes 20 et permet d’augmenter la surface de contact pour le deuxième flux d’air traversant la surface d’échange 12, de manière à augmenter les performances d’échange de chaleur. Selon un exemple de l’invention, la pluralité d’organes de dissipation thermique 22 peut prendre la forme d’intercalaires ou encore d’ailettes.
Selon l’invention, et tel que cela est plus particulièrement visible aux figures 5 et 6, au moins un des tubes 20 de la pluralité de tubes 20 comprend au moins un premier canal 24 de circulation du fluide réfrigérant et au moins un deuxième canal 26 de circulation du fluide réfrigérant, fluidiquement distincts l’un de l’autre et qui s’étendent chacun suivant la direction longitudinale L dans le tube 20.
De manière plus précise et selon le premier exemple de l’invention de la , le premier canal 24 et le deuxième canal 26 de l’au moins un tube 20 sont séparés fluidiquement l’un de l’autre par une cloison de séparation 28. Plus particulièrement, la cloison de séparation 28 s’étend dans un plan longitudinal L, ici longitudinal L et vertical V, de manière à former deux volumes distincts dans le tube 20, c’est-à-dire un premier volume 30a du premier canal 24 et un deuxième volume 30b du deuxième canal 26, les volumes 30a, 30b étant isolés fluidiquement l’un de l’autre.
Dans ce premier exemple de l’invention, les canaux 24, 26 occupent la totalité d’un espace interne 32 du tube 20. Le positionnement de la paroi de séparation 28 est tel que l’au moins un tube 20 présente, dans un plan vertical V et transversal T, une première section C1 de passage du fluide réfrigérant à travers le premier canal 24 et une deuxième section C2 de passage du fluide réfrigérant à travers le deuxième canal 26.
Tel qu’illustré, la paroi de séparation est ici formée au sein du tube de manière à être à équidistance de chacun des bords d’extrémité transversale 200 du tube 20, de sorte que la première section C1 et la deuxième section C2 sont identiques l’une à l’autre. Il en résulte que dans ce premier exemple de l’invention le premier volume 30a et le deuxième volume 30b respectivement du premier canal 24 et du deuxième canal 26 sont identiques et que des quantités identiques de fluide réfrigérant peuvent circuler dans le premier canal 24 et dans le deuxième canal 26 du tube 20.
Selon un deuxième exemple de l’invention visible à la , l’au moins un tube 20 comprend une pluralité de canaux respectivement définis par une portion tubulaire réalisée dans la matière du tube, ces canaux étant alignés successivement le long de la dimension transversale du tube. Ces canaux sont répartis en une pluralité de premiers canaux 24 et une pluralité de deuxièmes canaux 26, les premiers canaux 24 étant disposés successivement les uns à la suite des autres le long de la direction transversale T et les deuxièmes canaux 26 étant disposés successivement les uns à la suite des autres le long de la direction transversale T. Selon ce deuxième exemple de l’invention, et de manière non limitative, les canaux 24, 26 du tubes 20 présentent une forme similaire d’un canal à l’autre, chacun des premiers canaux 24 et chacun des deuxièmes canaux 26 présentant ici une section de passage C1, C2 circulaire et de valeur équivalente d’un canal à l’autre. Il convient ici de noter que cette forme circulaire des canaux n’est pas limitative de l’invention et que les canaux peuvent présenter d’autres formes de sections de passage, et par exemple carrée ou rectangulaire. Conformément à ce qui a pu être décrit pour le premier exemple de l’invention, les canaux sont configurés pour que des quantités identiques de fluide réfrigérant circulent dans le premier canal 24 et dans le deuxième canal 26 du tube 20, en prévoyant notamment un nombre identique de premiers canaux 24 et de deuxièmes canaux 26.
De manière alternative, l’invention couvre aussi un mode de réalisation dans lequel la quantité de fluide destiné à circuler dans l’un des canaux est différente de la quantité de fluide destinée à circuler dans l’autre canal. Tel qu’illustré sur la figure X, l’au moins un tube peut ainsi présenter un nombre de premiers canaux et un nombre de deuxièmes canaux différents l’un de l’autre. Un tel mode de réalisation permet notamment, lorsque le fluide réfrigérant circule dans une première phase dans le ou les premiers canaux d’une part et dans une deuxième phase dans le ou les deuxièmes canaux d’autre part, de s’assurer que le fluide réfrigérant sous forme gazeuse circule dans les canaux qui sont en plus grand nombre, ici les deuxièmes canaux 26.
Dans une autre alternative, ici non représentée, relative à la conception du tube avec une paroi de séparation qui est disposée entre deux canaux et qui délimite ainsi deux volumes, la paroi de séparation peut être formée au sein du tube de manière à être plus proche d’un bord d’extrémité transversal que de l’autre bord d’extrémité transversal, de sorte à former un premier volume correspondant au premier canal qui est plus grand, ou plus petit, que le deuxième volume correspondant au deuxième canal.
Dans chacun de exemples de réalisation ou leur alternative, chacun des tubes 20 de la surface d’échange 12 de l’échangeur de chaleur 2 peut comporter une structure telle qu’indiquée avec un ou plusieurs premiers canaux 24 et un ou plusieurs deuxièmes canaux 26 agencés les uns à côté des autres au sein du tube en étant respectivement reliés à des circuits de fluide réfrigérant distincts et configurés pour permettre un écoulement alterné, c’est à dire en sens inverse, du fluide réfrigérant au sein du tube.
Selon l’invention, l’échangeur de chaleur 2 comprend au moins un premier circuit de fluide réfrigérant 34 et un deuxième circuit de fluide réfrigérant 36, qui vont maintenant être décrits aux figures 3 à 8.
Le premier circuit de fluide réfrigérant 34 comporte notamment l’au moins un premier canal 24 de l’au moins un tube 20, ici de chacun des tubes 20 de la surface d’échange 12, ainsi qu’une première chambre d’entrée 16a et une première chambre de sortie 18a qui sont fluidiquement reliées à cet au moins un premier canal 24. Dans l’exemple de l’invention illustré, la première chambre d’entrée 16a et la première chambre de sortie 18b sont reliées à l’ensemble des premiers canaux 24 de chacun des tubes 20 de la surface d’échange. On comprend que la première chambre d’entrée 16a permet de distribuer le fluide réfrigérant dans le ou les premiers canaux 24 de l’au moins un tube 20, ici de chacun des tubes 20, tandis que la première chambre de sortie 18a permet d’évacuer le fluide réfrigérant une fois qu’il a circulé à travers le ou les premiers canaux 24 de l’au moins un tube 20, ici de chacun des tubes 20 de la surface d’échange 12.
De manière plus précise, la première chambre d’entrée 16a est fluidiquement reliée à une première portion 38a de la boucle de fluide réfrigérant 1, visible aux figures 1 et 2, agencée entre l’échangeur thermique 6, ici sous forme de condenseur, et l’échangeur de chaleur, et comportant le deuxième organe de détente 10b, évoqué précédemment. Par ailleurs la première chambre de sortie 18a est fluidiquement reliée à une deuxième portion 38b de la boucle de fluide réfrigérant 1, reliée à l’évaporateur 8 ou au compresseur 4 selon la configuration de la boucle de régulation thermique.
Le deuxième circuit de fluide réfrigérant 36 comporte l’au moins un deuxième canal 26 de l’au moins un tube 20, ici de chacun des tubes 20 de la surface d’échange 12, ainsi qu’une deuxième chambre d’entrée 16b et une deuxième chambre de sortie 18b qui sont fluidiquement reliées à cet au moins un deuxième canal 26. Conformément à ce qui a été décrit précédemment, la deuxième chambre d’entrée 16b permet de distribuer le fluide réfrigérant dans le ou les deuxièmes canaux 26 de l’au moins un tube 20, ici de chacun des tubes 20 de la surface d’échange 12, tandis que la deuxième chambre de sortie 18b permet d’évacuer le fluide réfrigérant une fois qu’il a circulé à travers le ou les deuxièmes canaux 26 de l’au moins un tube 20, ici de chacun des tubes 20 de la surface d’échange 12.
La deuxième chambre d’entrée 16b est fluidiquement reliée à la première portion 38a de la boucle de fluide réfrigérant 1 précédemment décrite et visible aux figures 1 et 2, tandis que la deuxième chambre de sortie 18b est fluidiquement reliée à la deuxième portion 38b de la boucle de fluide réfrigérant 1.
Le ou les premiers canaux 24 sont fluidiquement distincts du ou des deuxièmes canaux 26. La première chambre d’entrée 16a et la deuxième chambre d’entrée 16b étant configurées pour être fluidiquement reliées à la même première portion 30a de la boucle de fluide réfrigérant, on comprend que cette première portion 30a comporte un embranchement à deux branches sur lesquelles sont raccordées la première chambre d’entrée 16a et la deuxième chambre d’entrée 16b et par suite le ou les premiers canaux 24 et le ou les deuxièmes canaux 26. En d’autres termes, le fluide réfrigérant circulant dans la première portion 30a de la boucle de fluide réfrigérant est scindé au passage de cet embranchement en deux portions de flux circulant l’une dans le premier circuit 34 via la première chambre d’entrée 16a et l’autre dans le deuxième circuit 36 via la deuxième chambre d’entrée 16b.
La première chambre d’entrée 16a et la deuxième chambre d’entrée 16b sont configurées pour être fluidiquement reliées de manière commune au deuxième organe de détente de la boucle de fluide réfrigérant. De manière plus précise, on définit un canal d’entrée 40 du fluide réfrigérant dans l’échangeur de chaleur 2, visible à la , et un canal de sortie 42 du fluide réfrigérant de l’échangeur de chaleur 2. Les chambres d’entrée 16a, 16b sont alors fluidiquement reliées au canal d’entrée 40 du fluide réfrigérant tandis que les chambres de sortie 18a, 18b sont fluidiquement reliées au canal de sortie 42 du fluide réfrigérant. En d’autres termes, le canal d’entrée 40 du fluide réfrigérant s’étend entre le deuxième organe de détente 10b et les chambres d’entrée 16a, 16b, tandis que le canal de sortie 42 s’étend entre les chambres de sortie 18a, 18b et le compresseur 4 ou l’évaporateur 8 suivant la configuration de la boucle de fluide réfrigérant 1.
Tel que cela est particulièrement visible à la figures 3, la première chambre d’entrée 16a et la deuxième chambre d’entrée 16b sont disposées à l’opposé l’une de l’autre suivant la direction d’allongement principal A des tubes 20. De manière plus précise, on définit une première extrémité 44a de la surface d’échange 12 et une deuxième extrémité 44b de la surface d’échange 12, opposées l’une de l’autre suivant la direction d’allongement principal A desdits tubes 20, et la première chambre d’entrée 16a est disposée à la première extrémité 44a de la surface d’échange 12 tandis que la deuxième chambre d’entrée 16b est disposée à la deuxième extrémité 44b de la surface d’échange 12.
De manière analogue, la première chambre de sortie 18a est disposée à la deuxième extrémité 44b de la surface d’échange 12 de chaleur tandis que la deuxième chambre de sortie 18b est disposée à la première extrémité 44a de la surface d’échange 12. On comprend alors que la première chambre d’entrée 16a et la deuxième chambre de sortie 18b forment un ensemble disposé à la première extrémité 44a de la surface d’échange 12 et qu’un autre ensemble formé par la première chambre de sortie 18a et la deuxième chambre d’entrée 16b est disposé à la deuxième extrémité 44b de la surface d’échange 12. Ainsi, selon l’exemple de l’invention particulièrement visible aux figures 3 et 7, la première chambre d’entrée 16a et la deuxième chambre de sortie 18b sont logées dans un premier collecteur 46a et la première chambre de sortie 18a et la deuxième chambre d’entrée 16b sont logées dans un deuxième collecteur 46b. On comprend alors que le premier collecteur 46a et le deuxième collecteur 46b sont disposés respectivement à la première extrémité 44a de la surface d’échange 12 de chaleur et à la deuxième extrémité 44b de la surface d’échange 12 de chaleur.
Afin d’isoler fluidiquement les chambres 16, 18 d’un même collecteur 46, ledit collecteur, à savoir le premier collecteur 16a et/ou le deuxième collecteur 16b, comprend une paroi séparatrice 48 qui s’étend au sein du collecteur de manière à isoler fluidiquement l’une de l’autre les chambres 16, 18 du collecteur 46 concerné. Suivant l’exemple de l’invention, le premier collecteur 46a comprend une première paroi séparatrice 48a disposée entre la première chambre d’entrée 16a et la deuxième chambre de sortie 18b et le deuxième collecteur 46b comprend une deuxième paroi séparatrice 48b disposée entre la première chambre de sortie 18a et la deuxième chambre d’entrée 16b. Tel que visible à la , la paroi séparatrice 48 de chacun des collecteurs 46 s’étend dans un plan longitudinal L et vertical V. Il convient de noter que dans l’échangeur de chaleur assemblé, avec les tubes disposés entre les collecteurs, la paroi séparatrice du premier collecteur et/ou la paroi séparatrice du deuxième collecteur s’étendent dans un même plan principal longitudinal et vertical que celui dans lequel s’étend la cloison de séparation lorsqu’une telle cloison est prévue au sein d’au moins un tube pour partager les canaux de circulation de fluide réfrigérant, En d’autres termes,
En définissant une dimension verticale DV des collecteurs 46 et une hauteur H des parois séparatrices 48 le long d’une droite parallèle à la direction verticale V de l’échangeur de chaleur 2, chaque paroi séparatrice peut être configurée de telle sorte que la hauteur H des parois séparatrices 48 s’étend sur l’intégralité de la dimension verticale DV des collecteurs 46. On permet ainsi une isolation fluidique optimale des chambres 16, 18 logées dans chacun du premier collecteur 46a et du deuxième collecteur 46b.
Chacun du premier collecteur 46a et du deuxième collecteur 46b comprend au moins une ouverture de réception 50 de l’au moins un tube 20, visible . L’ouverture de réception 50 présente la forme d’une fenêtre de forme et de dimensions complémentaires à celles de l’au moins un tube 20 destiné à pénétrer dans le collecteur correspondant via cette ouverture de réception 50. La jonction entre les tubes et les collecteurs est telle que l’extrémité longitudinale de chaque tube communique avec l’intérieur du collecteur, avantageusement en étant logé au sein du collecteur pour assurer l’étanchéité de la jonction.
De manière plus précise, on définit une première extrémité longitudinale 52a et une deuxième extrémité longitudinale 52b de l’au moins un tube 20, opposées l’une à l’autre suivant la direction longitudinale L, les extrémités longitudinales 52a, 52b s’étendant chacune au moins en partie dans un volume interne 54 d’un des collecteurs 46. On définit alors un espace interne 56 de chacune des chambres 16, 18 de chacun des collecteurs 46a, 46b, les espaces internes 56 étant séparés les uns des autres par les parois séparatrices 48 et formant ensemble le volume interne 54 du collecteur 46. Ainsi, on comprend que le ou les premiers canaux 24 du tube 20 s’étendent, au niveau respectivement de la première extrémité longitudinale 52a et de la deuxième extrémité longitudinale 52b, dans l’espace interne 56 respectivement de la première chambre d’entrée 16a et de la première chambre de sortie 18a. Suivant un raisonnement équivalent le ou les deuxièmes canaux 26 du tube 20 s’étendent, respectivement au niveau de la première extrémité longitudinale 52a et de la deuxième extrémité longitudinale 52b, dans l’espace interne 56 respectivement de la deuxième chambre de sortie 18b et de la deuxième chambre d’entrée 16b.
On comprend alors que la première extrémité longitudinale 52a et la deuxième extrémité longitudinale 52b du tube 20 sont respectivement au contact de la première paroi séparatrice 48a du premier collecteur 46a et de la deuxième paroi séparatrice 48b du deuxième collecteur 46b. La paroi séparatrice 48 de chacun des collecteurs 46 participe ainsi à l’isolation fluidique de chacun des circuits 34, 36 au niveau de la jonction entre les chambres 16, 18 du circuit 36, 38 avec le ou les canaux 24, 26 concernés.
Selon une alternative de l’invention, visible à la , mais qui de manière non limitative pourrait être mise en œuvre sur les exemples de réalisation des figures 6 ou 7, au moins une des extrémités longitudinales 52a, 52b de l’au moins un tube 20 comprend au moins une fente 58 apte à coopérer avec la paroi séparatrice 48a, 48b d’un des collecteurs 46a, 46b. De manière plus précise, la fente 58 s’étend verticalement entre l’au moins un premier canal 24 et l’au moins un deuxième canal 26 du tube 20, de telle sorte à être disposée dans le prolongement longitudinal de la cloison de séparation 28. Une telle fente 58 permet notamment de faciliter l’insertion du tube 20 dans le volume interne 54 du collecteur 46a, 46b concerné et d’autre part, augmente l’étanchéité de la liaison entre le tube 20 et le collecteur 46a, 46b.
Il convient alors de considérer que le tube 20 peut comprendre une fente 58 à chacune de sa première extrémité longitudinale 52a et de sa deuxième extrémité longitudinale 52b et que l’ensemble des tubes 20 de la surface d’échange 12 de chaleur peut comprendre la fente 58 telle qu’elle vient d’être décrite.
On comprend de ce qui précède, que la circulation du fluide réfrigérant au sein de l’échangeur de chaleur 2, et plus particulièrement au sein de la surface d’échange 12, est croisée. Dit autrement, lors du fonctionnement de la boucle de fluide réfrigérant, le fluide réfrigérant est amené à circuler dans la pluralité de tubes 20 de la surface d’échange 12 de l’échangeur de chaleur 2 selon deux sens de circulation opposés. Plus précisément, un premier sens S1 de circulation correspond à une circulation depuis la première extrémité 44a de la surface d’échange 12 vers la deuxième extrémité 44b de la surface d’échange 12, c’est-à-dire de la première chambre d’entrée 16a vers la première chambre de sortie 18a, tandis qu’un deuxième sens S2 de circulation correspond à un circulation depuis la deuxième extrémité 44b de la surface d’échange 12 vers la première extrémité 44a de la surface d’échange 12, c’est-à-dire de la deuxième chambre d’entrée 16b vers la deuxième chambre de sortie 18b.
On comprend par ailleurs que la première chambre d’entrée 16a et la première chambre de sortie 18a sont reliées fluidiquement uniquement au canal d’entrée 40, au ou aux premiers canaux 24 des tubes 20 et au canal de sortie 42, tandis que la deuxième chambre d’entrée 16b et la deuxième chambre de sortie 18b sont reliées fluidiquement uniquement au canal d’entrée 40, au ou aux deuxièmes canaux 26 des tubes 20 et au canal de sortie 42, le canal d’entrée 40 et le canal de sortie 42 étant commun à ces portions de fluide réfrigérant amenées à circuler dans des sens opposés au sein d’au moins un tube, avantageusement tous les tubes, de la surface d’échange 12 de chaleur.
Une telle circulation croisée du fluide réfrigérant au sein de l’échangeur de chaleur 12, permet avantageusement d’obtenir une meilleure répartition de la température au sein de la surface d’échange 12. En d’autres termes, le gradient de température du fluide réfrigérant circulant au sein du premier circuit 34 est opposé au gradient de température du fluide réfrigérant circulant au sein du deuxième circuit 36, limitant ainsi la concentration de température basse ou négative dans une zone localisée de la surface d’échange 12, ce qui permet de limiter la formation de givre sur ladite surface d’échange 12 de chaleur.
L’invention telle qu’elle vient d’être décrite ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations, dès lors qu’au moins un tube participant à former une surface d’échange de chaleur est configuré pour loger en son sein deux zones de circulation de fluide réfrigérant distinctes et isolées fluidiquement l’une de l’autre, c’est-à-dire raccordées chacune à une portion de circuit de fluide réfrigérant qui lui est spécifique.

Claims (16)

  1. Echangeur de chaleur (2) pour une boucle de fluide réfrigérant (1), comprenant une surface d’échange (12) de chaleur qui s’étend dans un plan principal longitudinal (L), la surface d’échange (12) de chaleur comprenant une pluralité de tubes, l’échangeur de chaleur (12) étant caractérisé en ce qu’au moins un des tubes (20) de la pluralité de tubes (20) comprend au moins un premier canal (24) de circulation et au moins un deuxième canal (26) de circulation du fluide réfrigérant, fluidiquement distincts l’un de l’autre, l’échangeur de chaleur (2) comprenant au moins un premier circuit (34) de fluide réfrigérant constitué d’une première chambre d’entrée (16a) et d’une première chambre de sortie (18a) fluidiquement connectées au premier canal (24) de l’au moins un tube, l’échangeur de chaleur (2) comprenant au moins un deuxième circuit (36) de fluide réfrigérant constitué d’une deuxième chambre d’entrée (16b) et d’une deuxième chambre de sortie (18b) fluidiquement connectées au deuxième canal (26) de l’au moins un tube (20), la première chambre d’entrée (16a) étant disposée à une première extrémité (44a) de la surface d’échange (12) de chaleur et la deuxième chambre d’entrée (44b) étant disposée à une deuxième extrémité (44b) de la surface d’échange (12) de chaleur opposée à la première extrémité (44b) le long de la direction longitudinale (L).
  2. Echangeur de chaleur (2) selon la revendication précédente, dans lequel la première chambre de sortie (18a) est disposée à la deuxième extrémité (44b) de la surface d’échange (12) de chaleur et la deuxième chambre de sortie (18b) est disposée à la première extrémité (44a) de la surface d’échange (12) de chaleur opposée à la deuxième extrémité (44b) le long de la direction longitudinale (L).
  3. Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier canal (24) et le deuxième canal (26) de l’au moins un tube (20) sont séparés fluidiquement l’un de l’autre par une cloison de séparation (28).
  4. Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l’au moins un tube (20) comprend une pluralité de premiers canaux (24) et une pluralité de deuxièmes canaux (26).
  5. Echangeur de chaleur (2) selon la revendication précédente, dans lequel chacun des premiers canaux (24) et chacun des deuxièmes canaux (26) présentent une section (C1, C2) de passage circulaire.
  6. Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacun des tubes (20) comprend l’au moins un premier canal (24) et l’au moins un deuxième canal (26).
  7. Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première chambre d’entrée (16a) et la deuxième chambre de sortie (18b) sont logées dans un premier collecteur (46a) et la première chambre de sortie (18a) et la deuxième chambre d’entrée (16b) sont logées dans un deuxième collecteur (46b).
  8. Echangeur de chaleur (2) selon la revendication précédente, dans lequel chacun du premier collecteur (46a) et du deuxième collecteur (46b) comprend une paroi séparatrice (48, 48a, 48b) qui isole fluidiquement l’une de l’autre la chambre d’entrée (16) et la chambre de sortie (18) logées dans ledit premier collecteur (46a) et deuxième collecteur (46b).
  9. Echangeur de chaleur (2) selon la revendication précédente, dans lequel la paroi séparatrice (48, 48a, 48b) de chacun du premier collecteur (46a) et du deuxième collecteur (46b) s’étend sur l’intégralité d’une dimension verticale (DV) du collecteur (46a, 46b).
  10. Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9, dans lequel la paroi séparatrice (48, 48a, 48b) de chacun du premier collecteur (46a) et du deuxième collecteur (46b) s’étend dans un plan longitudinal (L) et vertical (V) dans les collecteurs (46a, 46b).
  11. Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel l’au moins un tube (20) comprend une première extrémité longitudinale (52a) et une deuxième extrémité longitudinale (52b), opposées l’une à l’autre suivant la direction longitudinale (L), les extrémités longitudinales (52a, 52b) de l’au moins un tube (20) s’étendant chacune au moins en partie dans un volume interne (54) d’un des collecteurs (46a, 46b).
  12. Echangeur de chaleur (2) selon la revendication précédente en combinaison avec l’une des revendications 8 à 10, dans lequel au moins une des extrémités longitudinales (52a, 52b) de l’au moins un tube (20) comprend une fente (58) apte à coopérer avec la paroi séparatrice (48, 48a, 48b) d’un des collecteurs (46a, 46b).
  13. Echangeur de chaleur (2) selon la revendication précédente, dans lequel la fente (58) s’étend verticalement entre l’au moins un premier canal (24) et l’au moins un deuxième canal (26) de l’au moins un tube (20).
  14. Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un tube (20) est configuré pour présenter une première section (C1) de passage du fluide réfrigérant à travers le ou les premiers canaux (24) égale à une deuxième section (C2) de passage de fluide réfrigérant à travers le ou les deuxièmes canaux (26).
  15. Boucle de fluide réfrigérant (1) comprenant au moins un compresseur (4), au moins un évaporateur (8), au moins un échangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, une sortie du compresseur (4) étant raccordée fluidiquement à l’échangeur de chaleur (2), au moins une sortie de l’échangeur de chaleur (2) étant raccordée fluidiquement à l’évaporateur (8) ou à une entrée du compresseur (4), et au moins un premier organe de détente (10a) est disposé entre l’échangeur de chaleur (2) et l’évaporateur (8) et au moins un deuxième organe de détente (10b) est disposé entre le compresseur(4) et l’échangeur de chaleur (2).
  16. Boucle de fluide réfrigérant (1) selon la revendication précédente comprenant au moins un canal d’entrée (40) du fluide réfrigérant dans l’échangeur de chaleur (2) et au moins un canal de sortie (42) du fluide réfrigérant de l’échangeur de chaleur (2), les chambres d’entrée (16) de l’échangeur de chaleur (2) étant fluidiquement reliées au canal d’entrée (40) du fluide réfrigérant et les chambres de sortie (18) de l’échangeur de chaleur (2) étant fluidiquement reliées au canal de sortie (42) du fluide réfrigérant.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5186246A (en) * 1992-06-01 1993-02-16 General Motors Corporation Extruded coolant/refrigerant tank with separate headers
JP2002139293A (ja) * 2000-10-31 2002-05-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱交換器
DE10150213A1 (de) * 2001-10-12 2003-05-08 Erbsloeh Aluminium Gmbh Stranggepreßtes Profil, insbesondere für Wärmetauscher
JP2008151396A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Denso Corp 熱交換器及び蒸気圧縮式冷凍サイクル
EP2696158A1 (fr) * 2011-04-04 2014-02-12 Denso Corporation Échangeur thermique
US20150007971A1 (en) * 2012-02-23 2015-01-08 Halla Visteon Climate Control Corp. Cold storage heat exchanger

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5186246A (en) * 1992-06-01 1993-02-16 General Motors Corporation Extruded coolant/refrigerant tank with separate headers
JP2002139293A (ja) * 2000-10-31 2002-05-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱交換器
DE10150213A1 (de) * 2001-10-12 2003-05-08 Erbsloeh Aluminium Gmbh Stranggepreßtes Profil, insbesondere für Wärmetauscher
JP2008151396A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Denso Corp 熱交換器及び蒸気圧縮式冷凍サイクル
EP2696158A1 (fr) * 2011-04-04 2014-02-12 Denso Corporation Échangeur thermique
US20150007971A1 (en) * 2012-02-23 2015-01-08 Halla Visteon Climate Control Corp. Cold storage heat exchanger

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