WO2017109357A1 - Échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile - Google Patents

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WO2017109357A1
WO2017109357A1 PCT/FR2016/053506 FR2016053506W WO2017109357A1 WO 2017109357 A1 WO2017109357 A1 WO 2017109357A1 FR 2016053506 W FR2016053506 W FR 2016053506W WO 2017109357 A1 WO2017109357 A1 WO 2017109357A1
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heat exchange
fluid
frames
subcooling
channels
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PCT/FR2016/053506
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Isabelle Citti
Sébastien JACOPE
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • Heat exchanger in particular for a motor vehicle
  • the invention relates to the field of heat exchangers in particular able to act as condensers.
  • the heat exchanger can in particular be used as a condenser, more specifically as a water condenser and is commonly referred to as "water condenser" in English.
  • a first fluid such as a refrigerant can enter the heat exchanger in the form of gas, such as carbon dioxide designated CO 2 or other refrigerants such as 1,1,1, 2-tetrafluoroethane known in particular in the industrial nomenclature under the symbol R-134a or 2,3,3,3-tetrafluoropropene known under the acronym R-1234yf.
  • a second fluid such as liquid, in particular a brine mixture, is intended to pass through the heat exchanger to cool the cooling fluid by condensation.
  • These heat exchangers can in particular be heat exchangers assembled by soldering.
  • a fluid reservoir in particular a refrigerant fluid, also called a "bottle"
  • a heat exchanger such as a condenser in an air conditioning loop.
  • the condensed coolant is received and maintained in a liquid state within the reservoir.
  • the tank has the function of separating the liquid and gaseous phases of the refrigerant fluid in order to let out only the coolant in its liquid state. Such a tank thus makes it possible to guarantee that, at the outlet, the refrigerant fluid is completely in the liquid phase.
  • This tank can be connected to the output of the heat exchanger able to act as a condenser, hereinafter referred to as "condenser".
  • This reservoir is in fluid communication with the condenser.
  • the tank usually comprises an inlet port into which the condensed refrigerant fluid from the condenser opens.
  • the reservoir is generally also used for the purpose of sub-cooling the refrigerant, that is to say, to lower the temperature of the fluid, used in the air conditioning loop, below the saturation temperature corresponding to the defined condensing pressure.
  • This subcooling process is a known process in the prior art.
  • the reservoir may comprise an outlet orifice which opens into a section of the condenser, so as to subject the liquid coolant an additional passage, said subcooling.
  • the reservoir can also be used to filter the fluid present in the cold loop, thus preventing particles, having a size greater than a predetermined threshold value, from circulating within the air conditioning loop. Additional functionality is still to absorb moisture through the presence of a material such as a suitable gel, or dehydrating means or a desiccator. The refrigerant fluid free of moisture can then circulate in the air conditioning loop.
  • Yet another problem is related to the use of a refrigerant such as CO 2 under a very high pressure, generally greater than 100 bar, with a burst pressure which can reach for example up to 340 bars, which implies that the heat exchangers must withstand such high pressures.
  • the present invention aims to improve the solutions of the state of the art and at least partially solve the disadvantages described above by providing a simple heat exchanger to achieve and having a small footprint while allowing to connect simply and following different positions a fluid reservoir with heat exchanger.
  • the subject of the invention is a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, for a heat exchange between at least a first fluid and a second fluid, said exchanger being able to act as a condenser and comprising a beam of heat exchange with a plurality of heat exchange tubes comprising circulation channels: intended to be traversed by the first fluid and
  • a fluid reservoir capable of separating the gas phase and the liquid phase from the first condensed fluid.
  • the heat exchange tubes include:
  • Circulating channels for condensing the first fluid defining a condensing zone of the heat exchange bundle
  • Circulating channels for subcooling the first condensed fluid defining a subcooling zone of the heat exchange bundle
  • the heat exchanger comprises a stack of frames, at least some of said frameworks for receiving the heat exchange tubes are adapted to receive the heat exchange tubes and are respectively shaped to separate the condensation zone and the zone of subcooling the heat exchange bundle, and
  • At least one fluidic connection frame is shaped so as to put in fluidic communication the reservoir
  • the heat exchanger thus makes it possible to define in a simple manner a distinct condensation zone and a subcooling zone of the heat exchange bundle.
  • such a heat exchanger can be connected to, and is preferably equipped with a fluid reservoir to separate the gas phase from the liquid phase of the refrigerant fluid before subcooling.
  • the specific design of the fluidic connection frame allows fluid communication between the distinct condensing and subcooling zones of the heat exchange bundle with the tank.
  • the fluid having traveled the traffic channels for the condensation flows to the tank, and the fluid leaving the tank flows to the circulation channels for subcooling.
  • the condensed fluid leaving the condensing zone necessarily flows to the reservoir before a new so-called subcooling passage in the subcooling zone of the heat exchange bundle.
  • the frames designate a part, or an assembly of parts, which can be rigid, delimiting a closed space or not. In this space can be positioned, in our example, heat exchange tubes.
  • the heat exchange bundle which comprises a plurality of heat exchange tubes, is distinct from the frames.
  • each receiving frame of the heat exchange tubes is configured to receive both circulation channels for condensation and circulation channels for subcooling defined by the heat exchange tubes. so that the condensing zone of the heat exchange bundle and the sub-cooling zone of the heat exchange bundle are arranged side by side and without direct fluid communication with each other.
  • the same frame is shaped to receive both channels of the two zones of condensation and subcooling of the heat exchange beam while preventing fluid communication within this frame between these two areas.
  • the frames designate a part, or an assembly of parts, which can be rigid, delimiting a central space. In this central space can be positioned, in our example, heat exchange tubes.
  • the heat exchange bundle which comprises a plurality of heat exchange tubes, is distinct from the frames.
  • the frames for receiving the exchange tubes each heat exchange tube comprises on the one hand circulation channels for the condensation of the first fluid, and on the other hand circulation channels for the sub-unit. cooling the first condensed fluid.
  • the same heat exchange tube defines both channels for the condensation zone and for the subcooling zone.
  • the heat exchange tube may not have circulation channels at the separation between the two zones of condensation and subcooling.
  • This heat exchange tube is for example an extruded tube.
  • the receiving frames of the heat exchange tubes have respectively opposite each end of the heat exchange tube that it receives, at least one separation portion arranged between the circulation channels for the condensation of the first fluid and the circulation channels for subcooling the first condensed fluid, so as to prevent fluid communication between the circulation channels for condensation and for subcooling.
  • the heat exchange bundle comprises: at least a first row of first heat exchange tubes comprising the circulation channels for the condensation of the first fluid, and at least a second row of second tubes of heat exchange comprising the circulation channels for subcooling the first condensed fluid, and
  • the receiving frames of the heat exchange tubes are respectively able to receive at least two heat exchange tubes including a first heat exchange tube of the first row and a second heat exchange tube of the second row.
  • the heat exchange bundle comprises as many first heat exchange tubes as second heat exchange tubes.
  • each frame for receiving the tubes heat exchange comprises at least one separation wall disposed between the first heat exchange tube and the second heat exchange tube, so as to prevent fluid communication between the two heat exchange tubes received in the same frame.
  • the partition wall extends over the entire length of the heat exchange tubes.
  • the reception frames of the heat exchange tubes have a thickness at least equal to the thickness of the heat exchange tubes, in the stacking direction of said frames, this allowing the maintenance of the heat exchange tubes in the respective frames before superposition of the different frames.
  • portion or partition of the receiving frames of said tubes also have a thickness at least equal to the thickness of said tubes, this preventing fluid communication between the circulation channels for condensation and those for the subcooling defined by said tubes.
  • the heat exchanger comprises at least one manifold of the first fluid defining an inlet for the first fluid in the heat exchange bundle and an outlet of the first fluid out of the heat exchange bundle
  • the receiving frames of the heat exchange tubes respectively comprise:
  • the means for placing in fluid communication provided on the first frames make it possible to collect the first fluid and to distribute it in the heat exchange tubes held in these first frames. It is no longer necessary to collectors on each side of the tubes as in the known solutions of the prior art.
  • the fluidic communication means are made in the form of recesses of the first frames in which the ends of the heat exchange tubes open, and arranged in fluid communication with the manifold of the first fluid.
  • the receiving frames of the heat exchange tubes respectively comprise lateral edges extending substantially perpendicularly to the direction of the circulation channels for the first fluid, and wherein at least one of said lateral edges has the means for setting in fluid communication.
  • the heat exchanger comprises a fluid reservoir fixed to the heat exchange bundle.
  • the tank then forms a unitary system with the heat exchanger.
  • the heat exchanger comprises a flange for fixing the reservoir to the heat exchange bundle, and the fluidic connection frame is shaped so as to put in fluid communication the tank and the circulation channels. for condensation on the one hand, and the circulation channels for subcooling on the other hand, via the fixing flange.
  • the fixing flange comprises:
  • an introduction channel of the first condensed fluid from the circulation channels for condensing arranged in fluid communication with an inlet port of the reservoir
  • an evacuation channel of the first fluid after phase separation towards the circulation channels for subcooling arranged in fluid communication with an outlet of the reservoir.
  • the fluidic connection frame is shaped with a predefined number of teeth separated by notches for putting in fluid communication the reservoir and the circulation channels for condensation on the one hand and the circulation channels for subcooling on the other hand.
  • the fluidic connection frame comprises at least one edge on which at least one heat exchange tube end rests and having a solid part, said edge is shaped so as to:
  • the solid portion is devoid of means for setting fluid communication.
  • the solid portion of the fluidic connection frame has a width at least equal to the width of the separation portion of the heat exchange tube receiving frames which are arranged in the heat exchange bundle elsewhere than 'vis-à-vis the tank and / or the mounting flange.
  • the heat exchanger comprises an alternating stack of:
  • second frames respectively defining at least one second circulation channel for the second fluid, the second frames having:
  • the heat exchanger thus comprises a stack of simple elements, namely frames and heat exchange tubes in which the first fluid circulates, such as a refrigerant, inserted in the first frames and between which flows the second fluid. such as coolant.
  • the means for placing in fluid communication provided on the second frames make it possible to collect the second fluid and to distribute it between the heat exchange tubes. This provides a great flexibility of arrangement of the manifold of the first fluid and the inlet and outlet pipes for the second fluid.
  • the various superimposed frames make it possible to create the flow path of the first refrigerant fluid, when the frames are assembled, for example by soldering, and likewise, the various superposed frames make it possible to create the flow path of the cooling liquid, in particular over two opposite sides of the heat exchange bundle.
  • the heat exchanger can be used for the circulation of at least one high pressure fluid, in particular with a pressure greater than 100 bar, for example the first fluid is a refrigerant fluid intended to circulate at high pressure such as C0 2 .
  • Such a heat exchanger has a better mechanical strength compared to the solutions of the prior art and very good resistance to high pressures, especially when a type C0 2 refrigerant fluid is used.
  • the second frames have a portion devoid of guides for the passage of the first fluid, arranged between the guides for the passage of the first fluid to be condensed on the one hand and the guides for the passage of the first fluid. condensed.
  • the portion devoid of guides for the passage the first fluid provided on the second frames has a width at least equal to the width of the solid portion of the fluid coupling frame arranged vis-à-vis the tank and / or the fastening flange.
  • the heat exchanger comprises at least one inlet pipe and an outlet pipe for the second fluid, and the second frames respectively have means for placing in fluid communication between the second circulation channel and the drains. input and output for the second fluid.
  • the means for placing in fluid communication the second frames are made in the form of through openings opening respectively on the inside of a second frame.
  • the second frames respectively have at least two handles delimiting the through openings for fluidic communication, with a first loop arranged in fluid communication with the inlet manifold and a second loop arranged in fluid communication with the tubing. exit.
  • the first frames have guides for the passage of the second fluid arranged in alignment with the through openings for fluidic communication of the second frames.
  • FIG. 1 is a partial perspective view of a heat exchanger comprising a heat exchange bundle and a fluid reservoir according to a first variant, showing in partial section an end of the bundle in the stacking direction of the bundle;
  • FIG. 2a is a partial perspective view of the heat exchanger of FIG. 1;
  • FIG. 2b is a partial perspective view of the heat exchanger according to a second variant
  • FIG. 3a is a partial perspective view of the heat exchanger of FIG. 1 showing a heat exchange bundle comprising two rows of heat exchange tubes;
  • FIG. 3b is an exploded partial view of the heat exchange bundle and a fixing flange of the heat exchanger of FIG. 3a;
  • FIG. 4 is a partial perspective view of a heat exchanger comprising a heat exchange bundle with a row of heat exchange tubes
  • FIG. 5 schematically represents a first frame of the heat exchange bundle receiving a single heat exchange tube
  • FIG. 6 schematically represents a first frame of the heat exchange bundle receiving two heat exchange tubes
  • FIG. 7 schematically represents a second frame of the heat exchange bundle
  • FIG. 8 is a first enlarged view of a part of FIG. 3a showing the fluid connection between the fixing flange and the heat exchange bundle
  • FIG. 9 is a still enlarged view of FIG. 8 showing the fluidic connection between the fixing flange and the heat exchange bundle and on which one of the heat exchange tubes of the heat exchange bundle resting on one side has been removed; a specific fluidic connection frame, and
  • FIG. 10 schematically shows a specific frame of the heat exchange bundle for the fluid connection with the fluid reservoir.
  • substantially identical elements have the same references.
  • the invention relates to a heat exchanger 1, in particular for a motor vehicle, for a heat exchange between at least a first fluid and a second fluid.
  • the first fluid can enter the heat exchanger 1 in gaseous form and the second fluid in liquid form.
  • the heat exchanger 1 has at least partially, that is to say on at least some elements or parts, a coating intended to melt to ensure the joining of elements of the heat exchanger 1 and sealing during assembly by brazing.
  • the heat exchanger 1 according to the invention is particularly suitable for the circulation of at least one fluid having a high operating pressure, in particular greater than 100 bar.
  • the first fluid is a refrigerant fluid intended to circulate at a high temperature.
  • pressure such as C0 2 , also referred to as R744 according to the industrial nomenclature.
  • refrigerants such as 1,1,1,2-tetrafluoroethane or 2,3,3,3-tetrafluoropropene known under the acronym R-1234yf, respectively known in the industrial nomenclature by RI 34a or R-1234yf.
  • the heat exchanger 1 is particularly suitable for acting as a condenser, in particular a water condenser, in which the cooling fluid such as CO 2 is cooled by a second fluid, for example in liquid form, such as a cooling liquid comprising a mixture of glycol water.
  • the heat exchanger 1 comprises a heat exchange bundle 3 for the heat exchange between the first fluid and the second fluid.
  • the heat exchange bundle 3 has a generally parallelepipedal shape.
  • the heat exchanger 1, and more particularly the heat exchange bundle 3 may be configured for circulation in at least two passes of one of the two fluids, in particular the second fluid as will be described in more detail thereafter.
  • the heat exchange bundle 3 comprises a plurality of heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • the heat exchange tubes 5; 51, 53 are described in more detail below.
  • Heat exchange tubes 5; 51, 53 are stacked so as to define alternately first circulation channels 7 for the first fluid in the heat exchange tubes 5; 51, 53 and second circulation channels 9 for the second fluid between the heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • Turbulators 11 (see FIGS. 1 and 3b) of the flow of the second fluid are advantageously arranged in the second circulation channels 9, thus improving the heat exchange between the two fluids.
  • the turbulators 11 may be carried by a separate element of the heat exchange tubes 5; 51, 53 as illustrated in Figures 1 and 3.
  • the turbulators 11 are for example of substantially crenellated shape, forming projections in the second circulation channels 9.
  • the slots can be made by stamping.
  • turbulators 11 may be formed on the heat exchange tubes 5; 51, 53, for example by deformations such as corrugations of the heat exchange tubes 5 which protrude into the second circulation channels 9 for the second fluid.
  • Interlayers are advantageously arranged between the heat exchange tubes 5; 51, 53, and define the pitch between the heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • the heat exchange bundle 3 comprises a stack of frames 13, 15, 16.
  • the stacking of the various frames 13, 15, 16 is made substantially vertically here. .
  • the heat exchange bundle 3 comprises an alternating stack of first frames 13 and second frames 15.
  • At least some second frames 15 form the spacers, these spacer frames 15 are arranged between two first frames 13 for receiving the heat exchange tubes 5, thus defining the pitch between two stages of heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • Each first frame 13 is able to receive a heat exchange tube 5 or several heat exchange tubes 51, 53, and this assembly forms a stage of the heat exchange bundle 3.
  • the first frames 13 can be designated by tube frames.
  • Each second frame 15 can receive turbulators 11 and this assembly forms another stage of the heat exchange bundle 3.
  • first frames 13 and the second frames 15 are described in more detail below.
  • the heat exchange bundle 3 further comprises at least one specific frame called fluidic connection 16 visible in Figures 3a to 4, as described below.
  • closure plates 17, 18 in particular at least one lower closure plate 17 and at least one upper closure plate 18, can be arranged on either side of the stacking of the first frames 13 and the second frames 15, so as to close the heat exchange bundle 3.
  • Each closure plate 17 or 18 is therefore arranged at one end of the heat exchange bundle 3 in the stacking direction of the various elements, in particular the various frames 13, 15, 16, of the heat exchange bundle 3.
  • the closing plates 17, 18 are arranged at the ends in the direction of the height of the heat exchange bundle 3, which corresponds here to a substantially vertical axis in the state mounted heat exchanger 1 in a motor vehicle for example.
  • the heat exchanger 1 furthermore comprises at least one manifold 19 of the first fluid arranged in fluid communication with the first circulation channels 7,
  • the manifold 19 is, according to the illustrated example, arranged on the bottom closure plate 17 disposed at the bottom of the heat exchange bundle 3.
  • the manifold 19 of the first fluid defines an inlet 19A for the first fluid in the heat exchange bundle 3 and an outlet 19B of the first fluid out of the heat exchange bundle 3.
  • the heat exchanger 1 further comprises at least two inlet and fluid outlet pipes 21 for introducing and evacuating the second fluid.
  • the two pipes 21 are arranged in opposite directions on either side of the stack of the heat exchange bundle 3.
  • a first pipe 21 is arranged on the upper closure plate 18 while the other pipe 21 is arranged on the lower closure plate 17 and therefore on the same closure plate as the manifold 19 for the first fluid.
  • the manifold 19 can be arranged on one side of the heat exchange bundle 3 and the tubes 21 can be arranged on the other side of the heat exchange bundle 3.
  • the manifold 19 is arranged on the right while the pipes 21 are arranged on the left.
  • the pipes 21 are for example of substantially cylindrical shape, and extend longitudinally in the direction of the height of the heat exchange bundle 3, in other words in the stacking direction different elements, including different frames 13, 15, 16, the heat exchange bundle 3, here along a substantially vertical axis in the mounted state in the motor vehicle.
  • the heat exchanger 1 able to act as a condenser further comprises a reservoir 22 for phase separation of the first fluid after condensation.
  • This tank 22 described in more detail below is for example fixed to the heat exchange bundle 3 via a fastening flange 24.
  • the tank 22 could be offset from the heat exchange bundle 3 by being fluidly connected to the heat exchange bundle 3.
  • Heat exchange tubes
  • Heat exchange tubes 5; 51, 53 are preferably made by extrusion.
  • Heat exchange tubes 5; 51, 53 can be made in the form of flat tubes, advantageous in terms of size.
  • Flat tubes 5; 51, 53 have a generally rectangular general shape, with a length for example of the order of 32 mm and a thickness of 1 'order of millimeter.
  • the thickness is here considered in the direction of the height of the heat exchange bundle 3, we can also speak of the height of the heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • the thickness is considered in the stacking direction of the heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • the heat exchange tubes 5; 51, 53 here extend longitudinally along the longitudinal axis of the heat exchange bundle 3.
  • Heat exchange tubes 5; 51, 53 are stacked with a predefined pitch between the heat exchange tubes 5; 51, 53, here one above the other in the direction of the height of the heat exchange bundle 3.
  • Each heat exchange tube 5; 51, 53 defines a predetermined number of first circulation channels 7 for the first fluid, such as a refrigerant, in particular microchannel circulation 7 for the first fluid.
  • the first channels or microchannels 7 extend here substantially longitudinally, in a substantially "I” or rectilinear shape.
  • the first circulation channels or microchannels 7 for the first fluid allowing the flow of the first fluid respectively extend in a direction parallel to the longitudinal direction of the heat exchange tubes 5; 51, 53. More specifically, the heat exchange tubes 5; 51, 53 define on the one hand circulation channels 71 for the condensation of the first fluid, and on the other hand circulation channels 73 for the subcooling of the first condensed fluid.
  • the reference 7 generally designates the first channels defined by the heat exchange tubes 5, 51 or 53.
  • all the first channels 7 provide the same general function which is to allow the circulation of the first fluid in the heat exchange bundle 3.
  • the references 71 and 73 designate particular classes of the first channels 7.
  • the first fluid can follow a circulation in a so-called "I" flow or rectilinear in the condensation channels 71.
  • the first fluid can follow a circulation in a so-called "I” or rectilinear flow in the subcooling channels 73.
  • the arrows F1 illustrate the circulation of the first fluid during the condensation, whereas the arrows F1 'illustrate the circulation of the first fluid after condensation for the subcooling.
  • the set of circulation channels 71 for condensation define a zone of condensation of the heat exchange bundle 3
  • the set of circulation channels 73 for subcooling define a zone of subcooling of the exchange bundle. thermal 3.
  • the condensing zone defined by the circulation channels 71 for the condensation may be substantially equal to the subcooling zone defined by the circulation channels 73 for subcooling. Preferably, these two zones are not equal and the condensation zone is provided greater than the subcooling zone.
  • a distribution of the order of at least 60%, preferably 70% to 80%, may be provided for the condensation zone, for example of the order of 40%, preferably from 20% to 30%, for the subcooling zone.
  • each heat exchange tube 5 defines a stage of the heat exchange bundle 3.
  • the heat exchange bundle 3 comprises a stack of heat exchange tubes 5 defining a row of heat exchange tubes 5.
  • each heat exchange tube 5 comprises on the one hand circulation channels 71 for condensing the first fluid, and on the other hand circulation channels 73 for subcooling the first condensed fluid.
  • the two groups of channels 71, 73 for condensation on the one hand and for subcooling on the other hand defined by the same heat exchange tube 5 makes it possible to limit the number of parts of the heat exchanger 1 to be produced. and to assemble.
  • the separation between the circulation channels 71 for the condensation and the circulation channels 73 for the subcooling is schematically illustrated by dashes in FIG. 4.
  • circulation channels 71 for condensation and the circulation channels 73 for subcooling define the same passage section.
  • circulation channels 71 for condensation as circulation channels 73 for subcooling.
  • the separation is then substantially central as in the example illustrated.
  • the passage section for condensation and the passage section for subcooling can be advantageously adapted as required.
  • the passage section for subcooling may be less than the passage section for condensation.
  • the number of circulation channels 71 for condensation may be different from the number of circulation channels 73 for subcooling.
  • circulation channels 71 for condensation may be provided than circulation channels 73 for subcooling.
  • the circulation channels 71 for condensation may be of different size compared to the size of the circulation channels 73 for subcooling, so as to adapt the passage section for condensation and for the sub-cooling -cooling.
  • heat exchange tubes 51, 53 are described according to a second embodiment.
  • Each heat exchange tube 51, respectively 53 comprises circulation channels 71, 73 respectively, either for condensation or for subcooling.
  • the first heat exchange tubes 51 comprise the circulation channels 71 for the condensation of the first fluid and the second heat exchange tubes 53, different from the first heat exchange tubes 51, include the circulation channels 73 for circulation. the subcooling of the first condensed fluid.
  • the heat exchange bundle 3 comprises in this case:
  • the heat exchange bundle 3 comprises as many first heat exchange tubes 51 as there are second heat exchange tubes 53.
  • circulation channels 71 for the condensation of the first heat exchange tubes 51 define the same passage section as the circulation channels 73 for the subcooling of the second heat exchange tubes 53.
  • passage section for condensation and for subcooling can be advantageously adapted as needed.
  • the passage section for subcooling may be less than the passage section for condensation.
  • first heat exchange tubes 51 and the second heat exchange tubes 53 may have the same dimensions as in the illustrated example.
  • first heat exchange tubes 51 and the second heat exchange tubes 53 may be different, for example the second heat exchange tubes 53 may have a smaller width than the first heat exchange tubes 51.
  • the dimensions of the heat exchange tubes 51, 53 are advantageously variable in the direction of the width of the heat exchange bundle 3 to adapt the size of the condensation zone and the subcooling zone.
  • the number and / or size of the circulation channels 71 for condensation may be different from the circulation channels 73 for subcooling.
  • the first frames 13 may be at least partially made of aluminum.
  • the first frames 13 can be made by cutting stamping in a simple manner.
  • the first frames 13 present:
  • first frames 13 with respect to the general direction of flow of the first fluid, namely that the first frames 13 have:
  • the general direction of flow of the first fluid means the direction of flow in "I" or rectilinear in the channels 71 of circulation for condensation, respectively in the channels 73 circulation for subcooling.
  • the first frames 13 are of generally rectangular shape and have two longitudinal edges 13C, 13D, forming long sides, extending substantially parallel to the general direction of flow of the first fluid and two side edges 13A, 13B, forming narrow sides, extending in the width direction, substantially perpendicular to the flow direction of the first fluid.
  • These first frames 13 have the same thickness as the heat exchange tubes 5; 51, 53 they receive, especially of the order of a few millimeters, for example of the order of 1mm.
  • the thickness is considered in the direction of the height of the heat exchange bundle 3, we can also speak of the height of the first frames 13.
  • the heat exchange tubes 5; 51, 53 can be maintained in the first respective frames 13 before superposition of the various frames 13, 15, 16.
  • each receiving frame 13 of the heat exchange tubes 5; 51, 53 is configured to receive both circulation channels 71 for condensation and circulation channels 73 for subcooling defined by the heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • the condensing zone of the heat exchange bundle 3 and the subcooling zone of the heat exchange bundle 3 are arranged side by side.
  • first frames 13 for receiving the heat exchange tubes 5; 51, 53 are respectively shaped so as to separate the condensation zone and the subcooling zone of the heat exchange bundle 3.
  • the two zones of condensation of the heat exchange bundle 3 and subcooling of the heat exchange bundle 3 side by side are arranged without direct fluid communication with each other.
  • each first frame 13 is able to receive a single heat exchange tube 5 comprising on the one hand the circulation channels 71 for the condensation of the first fluid, and on the other hand the circulation channels 73 for the subcooling of the first condensed fluid.
  • each first frame 13 has a housing 130 for receiving an associated heat exchange tube 5.
  • the first frames 13 comprise fluid communication means 131a, 131b of the first circulation channels 7 of the heat exchange tubes 5 with the collecting box 19.
  • the fluidic communication means 131a, 131b of each first frame 13 are thus arranged in fluid communication with the fluidic communication means 131a, 131b of the other first frames 13 of the heat exchange bundle 3 and with the manifold 19 .
  • the frames 13 for receiving the heat exchange tubes 5 comprise respectively:
  • the first frames 13 respectively have a predefined number of recesses 131a, 131b forming the fluidic communication means, in which the ends, in particular the longitudinal ends, of the heat exchange tubes 5 open out.
  • the fluid communication means 131a, 131b may be carried by the lateral edges 13A, 13B of the first frames 13.
  • the recesses 131a, 131b are provided on the two opposite edges 13A, 13B of the first frames 13 which are opposite the ends of the heat exchange tubes 5. These are the lateral edges of the first frames 13 .
  • the first frames 13 are arranged so that their recesses 131a are in fluid communication with the recesses 131a of the other first frames 13.
  • the recesses 131a of the first frames 13 are aligned in the direction of the height of the heat exchange bundle 3 , in other words in the stacking direction of the various frames 13, 15, 16.
  • the recesses 131a, 131b are aligned with the manifold 19 (visible in Figures 2a, 2b). More specifically, on one side of the first frames 13, the recesses 131a into which the circulation channels 71 for the condensation flow are aligned with the inlet 19A and the recesses 131b in which the circulation channels 73 for the subcooling open out are aligned with the output 19B.
  • the number of recesses 131a in which the 71 channels of circulation for the condensation opens is adapted according to the number of channels 71 of circulation for the condensation.
  • the number of recesses 131b into which the circulation channels 73 open for subcooling is adapted as a function of the number of circulation channels 73 for subcooling.
  • At least one lateral edge 13A, 13B of a first receiving frame 13, arranged opposite one end of a heat exchange tube 5, is shaped according to a pattern defining a succession of arches.
  • the arches are advantageously arranged over the entire width of the lateral edge 13A, 13B which is opposite the end of a heat exchange tube 5.
  • the arches are provided over a width substantially equal to the width of the heat exchange tube 5.
  • Arch is understood to mean the group formed by an arch arch 132 connecting two feet of arch 133. In this series of arches, two adjacent arch arches 132 are connected by a common arch foot 133.
  • a recess 131a or 131b is delimited by an arch, in other words each recess 131a or 131b is made between two adjacent arches 133 and is delimited by these two arches 133 and the vault 132 arch connecting them.
  • a heat exchange tube 5 is arranged in the housing 130 of a first frame 13, the space remaining between one end of the heat exchange tube 5 and an arch arch 132 defines a through opening of fluid communication.
  • the diameter of a through opening is of the order of 0.5 mm.
  • the arches 133 advantageously provide a stress absorption function, and are able to withstand mechanical stresses, in particular due to pressure.
  • the arches are dimensioned taking into account the mechanical strength of the first frame 13 and the flow of the first fluid through the recesses 131 defined by the arches.
  • the arches 133 still make it possible to define soldering zones with the second frames 15.
  • the first frames 13 also have guides 134 for the passage of the second fluid.
  • the first frames 13 are respectively shaped with at least one loop 134 which when a heat exchange tube 5 is arranged in the first frame 13 defines a through through opening allowing the flow of the second fluid.
  • the handles 134 allow to define the guides for the passage of the second fluid.
  • each first frame 13 is arranged in alignment with the handles 134 of the other first frames 13 of the heat exchange bundle 3 so as to allow the flow of the second fluid through the heat exchange bundle 3.
  • the figures show an embodiment of the handles 134. Of course, any other form of the handles 134 may be considered.
  • the frames 13 for receiving the heat exchange tubes 5 have, respectively, facing each end of the heat exchange tube 5 that it receives, at least one separation portion 136 arranged between the circulation channels 71 for the condensation of the first fluid and the circulation channels 73 for the subcooling of the first condensed fluid.
  • This separation portion 136 is shaped to prevent fluid communication between the circulation channels 71 for condensation and the circulation channels 73 for subcooling defined by the same heat exchange tube 5.
  • This separation portion 136 thus serves as a means of blocking the passage of the first fluid of the circulation channels 71 for condensation to the circulation channels 73 for subcooling and vice versa.
  • each separation portion 136 provided on a first frame 13 prevents the fluidic communication by shape cooperation between the first frame 13 and the heat exchange tube 5 received in this first frame 13, more precisely between the edge 13A, respectively 13B, of the first frame 13 and the end opposite the heat exchange tube 5.
  • the separation portion 136 is formed on a side edge
  • the separation portion 136 is advantageously integral with the lateral edge 13A, respectively 13B, of the first frame 13.
  • the separation portion 136 is formed by the extension of an arch foot 133 towards the end opposite the heat exchange tube 5.
  • the separation portion 136 is made by an extension 136 or in other words by a tongue 136.
  • the tongue 136 extends here longitudinally towards the end facing the heat exchange tube 5.
  • the separation portion 136 is for example provided substantially in the middle of the lateral edge 13A, respectively 13B, of the first frame 13, when the two groups of channels 71 of circulation for the condensation on the one hand and for the subcooling 73 on the other hand define a same passage section and are separated substantially at the level of the middle of the heat exchange tube 5.
  • the separation portion 136 can be moved according to the arrangement and the passage section defined by the circulation channels 71 for the condensation on the one hand and for the subcooling 73 on the other hand.
  • the separation portion 136 can be shifted to the right with reference to the arrangement shown in FIG. 5, when the heat exchange tube 5 has more circulation channels 71 for condensation than circulation channels 73 for circulation. subcooling.
  • the separation portion 136 has a thickness substantially equal to the thickness of the heat exchange tube 5 vis-à-vis, more precisely the end opposite the heat exchange tube 5 .
  • the separating portion 136 bears against the end of the heat exchange tube 5 in facing relation between the two groups 71, 73 of the first circulation channels 7, namely here the circulation channels 71 for the condensation and the circulation channels 73 for subcooling, thus blocking the passage of the first fluid.
  • the separation portion 136 can bear against the end of the heat exchange tube 5 where this heat exchange tube 5 does not have first circulation channels 7, marking all the plus the separation between the circulation channels 71 for condensation and the circulation channels 73 for subcooling by the absence of first channels 7.
  • FIGS 1 to 3b and 6 show a second embodiment of the first frames 13.
  • the description of the first embodiment with reference to Figures 4 and 5 applies to the identical components, only the differences are now described.
  • each first receiving frame 13 is able to receive two heat exchange tubes 51 and 53 including:
  • a second heat exchange tube 53 of the second row B defining the 73 circulation channels for subcooling.
  • the fluid communication means 131a, 131b define two rows respectively associated with either the first row A of first heat exchange tubes 51 or the second row B of second heat exchange tubes 53.
  • first communication means 131a ensure the fluidic communication of the first heat exchange tubes 51 or in other words the first row A of first heat exchange tubes 51 with the inlet 19A for the first defined fluid here by the manifold 19.
  • second communication means 131b ensure the fluidic communication of the second heat exchange tubes 53 or in other words the second row B of second heat exchange tubes 53 with the output 19B for the first fluid defined here by the same manifold 19.
  • a succession of arches may be provided on one or each lateral edge 13A, respectively 13B, of the first frame 13 opposite one end of the two adjacent heat exchange tubes received in the same first frame 13.
  • This succession of arches then extends over the entire width of the set of heat exchange tubes 51, 53 that the first frame 13 can receive, here two heat exchange tubes 51, 53.
  • Each first receiving frame 13 has according to this second embodiment at least one partition wall 135 which compartmentalizes the first receiving frame 13.
  • This partition wall 135 is here arranged in the extension of an arch foot 133.
  • the first frames 13 no longer include the separation portions 136, for example made in the form of a tongue to prevent the passage of the first fluid between the two groups of channels 71 and 73.
  • each first receiving frame 13 has a single partition wall 135, which compartmentalizes the first receiving frame 13 into two housings 130 to each receive a heat exchange tube 51,53.
  • the partition wall 135 is therefore arranged between two heat exchange tubes 51 and 53 when they are put in place in the first frame 13.
  • the partition wall 135 makes it possible to prevent fluid communication between the two tubes. heat exchange 51 and 53 received in the same first frame 13.
  • the partition wall 135 extends in this example over the entire length of the heat exchange tubes 51, 53 received in the first frame 13.
  • the partition wall 135 of a first frame 13 can be made in one piece with this first frame 13.
  • the partition wall 135 is of the same thickness as the rest of the first frame 13, and therefore in this example of thickness substantially equal to the thickness of the heat exchange tubes 51 and 53 of both sides of the partition wall 135.
  • the partition wall 135 is arranged substantially centrally. This corresponds to an arrangement in which the two heat exchange tubes 51 and 53 received in the same first frame 13 are of the same size.
  • the partition wall 135 can be moved according to the dimensions of the two heat exchange tubes 51 and 53 received in the same first frame 13.
  • the partition wall 135 can be moved to the right with reference to the arrangement shown in Figure 6, when the first heat exchange tube 51 is wider than the second heat exchange tube 53 adjacent.
  • the second frames 15 may be at least partially made of aluminum.
  • the second frames 15 When the second frames 15 receive turbulators 11 (see FIG. 3b) from the flow of the second fluid, the second frames 15 are called turbulators or turbulators.
  • the second fluid is able to circulate in at least two passes called circulation in "U" in each second frame 15 as will be described later.
  • the second frames 15 have two opposite edges 15A, 15B extending perpendicularly to the direction of the first flow channels 7 of the first fluid, in other words here perpendicular to the longitudinal direction of the tubes. heat exchange 5 or 51 and 53, and
  • the second frames 15 with respect to the general direction of flow of the second fluid, namely that the second frames 15 have:
  • the general direction of flow of the second fluid means the direction of the branches of the "U" defining a two-pass circulation of the second fluid.
  • the second frames 15 are of generally similar shape to the first frames 13, here substantially rectangular.
  • the second frames 15 have two longitudinal edges 15C, 15D forming large sides, extending substantially parallel to the longitudinal edges 13C, 13D of the first frames 13 and to the general direction of flow of the second fluid, and two side edges 15A, 15B forming narrow sides, extending in the width direction, substantially perpendicular to the direction of flow of the second fluid parallel to the side edges 13A,
  • the second frames 15 extend on the same length and on the same width as the first frames 13.
  • the outer contours of the first frames 13 and second frames 15 are substantially identical so that the alternating stack of the first frames 13 and second frames 15 forms a block.
  • each second frame 15 defines an internal width and an internal length L.
  • the side edges 15A, 15B of the second frames 15 may be slightly larger than the side edges 13A, 13B of the first frames 13, so that the ends of the heat exchange tubes 5; 51, 53 received in the first frames 13 stacked with the second frames 15, rest on the peripheral edge of the lateral edges 15 A, 15B of the second frames 15.
  • the second frames 15 therefore define an internal length L less than the internal length defined by the interior space of the first frames 13.
  • the second frames 15 have a thickness which is of the order of a few millimeters, for example of the order of 0.5mm to 4mm, preferably of the order of 2mm.
  • the thickness is here considered in the direction of the height of the heat exchange bundle 3, we can also speak of the height of the second frames 15.
  • the second frames 15 can be made by stamping cut.
  • the second frames 15 each comprise a bar 150 arranged inside the second respective frame 15 so separating two circulation passes for the second fluid. It is therefore an internal bar 150.
  • the bar 150 makes it possible to shape the second circulation channel 9 substantially in a "U" shape.
  • the strip 150 extends longitudinally inside a second frame 15.
  • the strip 150 thus extends in this example substantially parallel to the longitudinal edges 15C, 15D of the second frame 15.
  • the bar 150 does not extend over the entire internal length L of the second frame 15. In other words, the bar 150 extends from a side edge 15A of a second frame 15 towards the opposite side edge 15B but without reaching this opposite lateral edge 15B.
  • the bar 150 is secured to a side edge 15A of a second frame 15 and projects with its free end towards the internal space of the second frame 15 towards the opposite side edge 15B, leaving a space.
  • the inner bar 150 thus extends longitudinally from a lateral edge 15A of a second frame 15 over a length l less than the internal length L of the second frame 15.
  • the inner bar 150 extends over a length l at least equal to half the internal length L of a second frame 15.
  • each second frame 15 may have an internal length L in a range of about 30mm to 500mm.
  • the inner bar 150 does not extend over the entire internal width of the second frame 15. More specifically, the inner bar 150 has a width W smaller than the internal width of the second frame 15. The width W of the inner bar 150 may be greater than or equal to, preferably greater than, the thickness of the second frame 15.
  • the input and the output of the path are defined flow for the second fluid.
  • the bar 150 may also be called tongue.
  • the bar 150 is substantially of the same thickness as the second frame 15.
  • the arrangement of the bar 150 for the separation between the passes of the second fluid may be a function of the separation between the condensation zone and the subcooling zone.
  • the strip 150 is arranged so that the first pass of the second fluid is in the sub-cooling zone of the heat exchange bundle 3, and that the second pass of the second fluid is in the condensation zone of the bundle of heat exchange 3.
  • the bar 150 is for example arranged substantially centrally. More specifically, the bar 150 is arranged substantially in the center of a second frame 15 in the width direction of the second frame 15. In this way, the bar 150 divides the second frame 15 into two parts of the same size.
  • This arrangement is in particular complementary to a configuration in which the two groups of circulation channels 71 for condensation on the one hand and for the subcooling 73 on the other hand of the same heat exchange tube 5 define the same passage section and are separated substantially at the middle of the heat exchange tube 5.
  • this arrangement is complementary to a configuration in which the two heat exchange tubes 51 and 53 received in the same first frame 13 are of the same size.
  • each pass of the second fluid are advantageously variable in the direction of the width of the heat exchange bundle 3 as a function of the conformation of the two zones of condensation and subcooling.
  • the base of the bar 150 of each second frame 15 is facing separation portions 136, for example in the form of tabs 136, provided on the lateral edges 13A of the first frames 13 on either side of this second frame 15.
  • the bars internal 150 of the second frames 15 are located opposite the partition walls 135 of the first frames 13 on either side of the second frames 15.
  • the bar 150 may be wider than the partition walls 135 facing.
  • the second frames 15 have guides 151a, 151b for the passage of the first fluid allowing it to flow in the stack of the various frames 13, 15, 16.
  • each second frame 15 has guides 151a for the passage of the first fluid to be condensed, arranged in alignment with the communication means 131a of the first frames 13, so as to allow the flow of the first fluid in the zone condensation.
  • Each second frame 15 further comprises guides 151b for the passage of the first condensed fluid, arranged in alignment with the communication means 131b of the first frames 13, so as to allow the flow of the first condensed fluid in the zone of subcooling.
  • the guides 151a, 151b are here formed as through orifices 151a, 151b arranged in alignment with the communication recesses 131a, 131b fluidic of the first frames 13.
  • the through orifices 151a, 151b are therefore arranged on at least one lateral edge, preferably on the two lateral edges 15A, 15B of a second frame 15 in the width direction.
  • the number of through orifices 151a for the passage of the first fluid to be condensed is adapted as a function of the number of recesses 131a and therefore as a function of the number of circulation channels 71 for the condensation of the heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • the number of through-orifices 151b for the passage of the first condensed fluid is adapted as a function of the number of recesses 131b and therefore as a function of the number of circulation channels 73 for the subcooling of the heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • the distribution of the first fluid in the heat exchange tubes 5; 51, 53 can be done easily thanks to the recesses 131a, 131b provided on the ends of the first frames 13 and to the through orifices 151a, 151b complementary provided on the ends of the second frames 15 and in fluid communication with the manifold 19.
  • each second frame 15 may have a portion 154 devoid of guides 151a, 151b for the passage of the first fluid, which is arranged between the guides 151a for the passage of the first fluid to be condensed and the guides 151b for the passage of the first fluid condensed.
  • the second frames 15 respectively have means for fluid communication 152 of the second circulation channels 9 between them on the one hand and with the pipes 21 for the second fluid on the other hand.
  • the second frames 15 respectively have a predefined number of through-openings 152 for setting into fluid communication.
  • These through openings 152 are here arranged on the longitudinal edges of the second frames 15 and are aligned with each other in the direction of the height of the heat exchange bundle 3.
  • the through openings 152 open respectively to the inside of a second frame 15.
  • the through-openings 152 make it possible to define a fluid inlet 152 towards the interior space of the second frame 15 on a longitudinal edge, and a fluid outlet 152 outside the second frame 15 on the opposite longitudinal edge, as shown schematically by the arrows. F2 in Figure 7.
  • the second fluid first circulates in the subcooling zone before circulating in the condensation zone, that is to say that the second fluid makes a first pass between the channels 73 for subcooling and then a second passes between the channels 71 for condensation.
  • the second frames 15 have handles 153 which define the through openings 152.
  • the loops 153 of the second frames 15 are made similarly to the loops 134 of the first frames 13 and are aligned with these handles 134 which allow the passage of the second fluid through the heat exchange bundle 3.
  • handles 153 As an illustration, in the figures there is shown an embodiment of the handles 153. Of course, any other form of the handles 153 may be considered.
  • the opening defined by a first loop is arranged in fluid communication with a first pipe 21 and the opening defined by a second loop is arranged in fluid communication with a second pipe 21.
  • the ears or handles 134 and 153 complementary provided on the sides of the first and second frames 13, 15 to define with the inlet and outlet pipes 21 of the second fluid, two distribution ducts of the second fluid on each side of the beam of heat exchange 3, so that the second fluid can easily flow into the heat exchange bundle 3.
  • At least one specific frame 16 is different from the others in that it is shaped to allow a fluidic connection between the reservoir 22 and the heat exchange bundle 3.
  • This specific frame 16 is also referred to as "fluid connection frame” or "specific fluidic connection frame”.
  • the fluidic connection frame 16 puts the reservoir 22 in fluid communication
  • the first fluid having traveled through the circulation channels 71 for condensation flows towards the reservoir 22, as illustrated by the arrows Fl in FIGS. 1 to 2b, and the condensed fluid after phase separation at the outlet of the tank 22 circulates. to the circulation channels 73 for subcooling, as illustrated by arrows F1 'in FIGS. 1 to 2b.
  • two specific frames 16 are advantageously provided to allow the fluid connection with the tank 22, as illustrated in FIG. 3b.
  • the fluidic communication is done by two levels, each level being formed by a specific frame 16.
  • the fluidic connection frame (s) 16 is / are placed opposite the fastening flange 24 so as to put the reservoir 22 and the circulation channels 71 in fluid communication with each other. condensation on the one hand, and the circulation channels 73 for subcooling on the other hand and separately, via this fastening flange 24.
  • each fluidic connection frame 16 is stacked with two first frames 13.
  • the specific frames 16 similarly to the first frames 13 and second frames 15, the specific frames 16 have for example a generally rectangular general shape with two opposite lateral edges forming short sides in the width direction, only a side edge 16A is visible in the figures, and two edges opposing longitudinals 16C, 16D forming the long sides in the longitudinal direction.
  • the outer contours of the fluidic connection frame (s) 16 are provided to allow stacking with the first frames 13 and second frames 15 so as to form a block.
  • 16 presents (s) a thickness of the order of a few millimeters, for example of the order of 0.5mm to 4mm, preferably of the order of 2mm.
  • the thickness is here considered in the direction of the height of the heat exchange bundle 3, one can also speak of the height of the fluidic connection frame or frames 16.
  • One of the lateral edges here the lateral edge 16A, on which rest or the ends of heat exchange tube (s) 5; 51, 53, is arranged vis-à-vis the fastening flange 24.
  • each fluidic connection frame 16 has a plurality of notches 161a, 161b on this side edge 16A, opening towards the outside of the fluid connection frame 16, and thus towards the outside of the heat exchange bundle 3.
  • notches 161a, 161b make it possible to put in fluid communication the reservoir 22 and the first circulation channels 7 for the first fluid in the heat exchange bundle 3, namely the circulation channels 71 for the condensation on the one hand and the 73 circulation channels for subcooling on the other hand.
  • this setting in fluidic communication is ensured by means of the fastening flange 24 detailed thereafter, and for this purpose the notches 161a, 161b open into the fastening flange 24 arranged vis-à- screw of the fluidic connection frame 16. More specifically, a first set of notches 161a is intended to be in fluid communication with the inlet of the tank 22 while a second set of notches 161b is intended to be in fluid communication 161b with the outlet of the tank 22. .
  • the notches 161a of the first group of the fluidic connection frame 16 form fluidic communication means between the circulation channels 71 for the condensation and the inlet of the reservoir 22.
  • the number of notches 161a of the first group is adapted according to the number of circulation channels 71 for condensing the heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • the notches 161b of the second group of the fluidic connection frame 16 form fluidic communication means between the circulation channels 73 for the subcooling and the outlet of the tank 22.
  • the number of notches 161b of the second group is adapted in accordance with FIG. a function of the number of circulation channels 73 for the subcooling of the heat exchange tubes 5; 51, 53.
  • each fluidic connection frame 16 comprises on this side edge 16A a plurality of teeth 162a, respectively 162b separated by notches 161a, respectively 161b.
  • the lateral edge 16A is shaped with an alternation of teeth 162a, 162b and notches 161a, 161b.
  • the teeth 162a, 162b extend longitudinally from the lateral edge 16A towards the outside of the fluid connection frame 16, and thus towards the outside of the heat exchange bundle 3, here towards the fastening flange 24.
  • the side edge 16A thus has a generally comb-like shape with the back of the comb facing the inside of the fluidic connection frame 16.
  • the opposite lateral edge (not visible in the figures) of the fluidic connection frame 16 may be shaped similarly to this side edge 16A.
  • the fluidic connection frames 16 are of generally similar shape to the second frames 15 inside the heat exchange bundle, but at least one edge on which the tube end (s) rests.
  • heat exchange 5 or 51 and 53 here at least one side edge 16A in the direction of the width, was opened at the openings allowing passage of the first fluid, so as to form the notches 161a, 161b and thus allow the first condensed fluid having circulated in the channels 71 for circulation to the condensation to flow to the inlet of the tank 22, here via the fastening flange 24, and to allow the first fluid outlet of the tank 22 to flow to the circulation channels 73 for subcooling.
  • the notches 161a, respectively 161b are aligned with the recesses 131a, respectively 131b, of the first frames 13, and with the through holes 151a, respectively 151b, second frames 15. From even, the teeth 162a, respectively 162b, are aligned with the arch feet 133 of the first frames 13, when the various frames 13, 15, 16 are stacked.
  • the length of the teeth 162a, 162b of the fluidic coupling frames 16 may be greater than the length of the arches of the first frames 13. Furthermore, the lateral edge 16A has a solid portion 163 which separates the first group of notches 161a and associated teeth 162a separated by these notches 161a, the second group of notches 161b and associated teeth 162b separated by these notches 161b.
  • the fluidic connection frame 16 is formed on either side of this solid part 163, so as to put in fluid communication the reservoir 22 with the circulation channels 71 for condensation on one side of the solid part 163, and in such a way as to put in fluid communication the reservoir 22 with the circulation channels 73 for the subcooling on the other side of the solid part 163.
  • the solid part 163 is thus arranged at the level of the separation between the condensation zone and the sub-cooling zone of the heat exchange bundle 3.
  • solid part is understood to mean a portion or portion that does not have any means for setting fluid communication, in this example the solid portion 163 is devoid of notches 161a, 161b but also of any other means that would allow the first fluid pass or run.
  • the solid portion 163 of the Fhiidic coupling frames 16 are arranged in alignment with the partition portions 136 or partition walls 135 of the first frames 13.
  • the solid portion 163 is also in alignment with the portions 154 without guides 151a, 151b for the passage of the first fluid, the second frames 15, when provided (see Figure 3b).
  • the solid portion 163 extends in the direction of the connecting frame width fhiidique 16 a distance 1163 (see Figure 10).
  • This distance 1 163 must be dimensioned to the fair, it should not be too large because it may hinder the flow of the first fluid, which can cause disruption.
  • This distance 1 163 is advantageously at least equal to the width of the separation portions 136 or to the width of the partition walls 135 of the first frames 13. Moreover, this distance 1 163 is less than or equal to the distance, in the direction of the width on which the portion 154 (see FIGS. 3b and 7) extends without guides 151a, 151b for the passage of the first fluid provided on the second frames 15.
  • this solid portion 163 is shown substantially at the center of the lateral edge 16A of the fheic connection frame 16.
  • the arrangement of the solid part 163 is adapted according to the dimensioning of the condensation zone and the zone. subcooling the heat exchange bundle.
  • the assembly formed by the first set of notches 161a and the associated teeth 162a, the solid portion 163, and the second set of notches 161b and the associated teeth 162b extends into view of the entire width of the end of a heat exchange tube 5 or the ends of the two heat exchange tubes 51 and 53 which rests (s) on the side edge 16A of the fichard connection frame 16.
  • the fluidic connection frame (s) 16 (better visible in FIG. 10) has (s) fluid communication means 165 arranged on the longitudinal edges 16C, 16D of the fluid connection frame or frames 16, which are similar to the means for fluid communication 152 of the second frames 15 and are not described in more detail below.
  • These means of fluid communication 165 may be delimited by handles or ears 166 similar to the handles 153 of the second frames 15 and are therefore not described in more detail.
  • the frame (s) fluidic connection 16 has (s) an inner bar 167 similar to the inner bar 150 of the second frames 15 and is therefore not described again here.
  • This inner bar 167 is arranged in the extension of the solid portion 163 extending inwardly of the fluidic connection frame 16, more precisely since substantially the middle of the solid portion 163.
  • the fluidic connection frame or frames 16 can be made by stamping cutting.
  • Such a tank 22 is also called a bottle, or phase separation bottle or still condenser bottle when the associated heat exchanger 1 is a condenser.
  • a bottle or phase separation bottle or still condenser bottle when the associated heat exchanger 1 is a condenser.
  • FIGS. 1, 2a, 3a and 4 partially illustrate a heat exchanger 1 comprising such a reservoir 22.
  • the reservoir 22 is assembled and fixed to the heat exchange bundle 3.
  • the reservoir 22 as shown thus forms a unitary system with the heat exchanger 1, advantageous in terms of size.
  • the fixing of the reservoir 22 to the heat exchange bundle 3 can be done by any appropriate means, for example by screwing, welding.
  • the reservoir 22 is fixed to the heat exchange bundle 3 via a fastening flange 24 detailed subsequently, for example by screwing.
  • complementary fastening means 220, 240 are carried on the one hand by the reservoir 22 and on the other hand by the fastening flange 24.
  • the reservoir 22 has an orifice 220 for fixing by screwing.
  • the reservoir 22 may in particular be fixed to the fastening flange 24 after brazing of the heat exchanger 1.
  • the reservoir 22 can be assembled and fixed on a lateral flank of the heat exchange bundle 3, namely on one of the short sides of the exchange bundle thermal 3 of substantially parallelepipedal general shape.
  • the reservoir 22 is in this case arranged extending substantially vertically in the mounted state in the motor vehicle.
  • the reservoir 22 is for example of substantially tubular shape and is arranged extending longitudinally in the direction of the height of the heat exchange bundle 3, in other words in the stacking direction of the various elements, in particular frames 13, 15, 16, the heat exchange bundle 3. This corresponds to a substantially vertical position in the mounted state in the motor vehicle.
  • the reservoir 22 may be carried by a closure plate 17 or 18 of the heat exchange bundle 3.
  • the tank 22 is carried by one of the long sides of the heat exchange bundle 3 generally of substantially parallelepipedal shape.
  • the reservoir 22 then extends substantially longitudinally in the direction of the length of the heat exchange bundle 3, which corresponds to a substantially horizontal position in the mounted state in the motor vehicle.
  • the reservoir 22 is arranged so as to receiving at the inlet a mixture of gas and liquid of the first fluid from the heat exchanger 1 able to act as a condenser.
  • the reservoir 22 is arranged to receive at its inlet the first fluid having circulated in the condensation zone of the heat exchanger 1, that is to say in the circulation channels 71 for condensation in the tubes. heat exchange 5 or 51.
  • the reservoir 22 defines an interior space adapted to receive the first fluid.
  • the reservoir 22 comprises at least one orifice 221, 223 in fluid communication with the heat exchange bundle 3, here two orifices 221 and 223.
  • a first orifice 221 allows the admission of the first condensed fluid from the condensing zone of the heat exchanger 1 into the reservoir 22.
  • a second orifice 223 allows the evacuation of the first fluid in liquid form at the outlet of the reservoir 22 towards the subcooling zone of the heat exchanger 1, so that the first liquid fluid undergoes an additional passage, called subcooling, in the heat exchange bundle 3 of the heat exchanger 1.
  • the two orifices 221, 223 are in the illustrated example arranged on the same end edge of the reservoir 22.
  • the spacing between the orifices 221, 223 of the reservoir is less than or equal to the distance 1 163 on which the full part 163 of the specific frame 16.
  • the reservoir 22 also advantageously comprises a filter (not shown) capable of capturing the solid particles larger than a predetermined threshold value which circulate in the refrigerant fluid.
  • the filter is then arranged in the interior of the tank 22.
  • the first fluid such as a refrigerant
  • the first fluid enters for example in the form of high pressure gas and circulates in the circulation channels 71 for the condensation of the heat pump. heat exchange 3.
  • the refrigerant exchanges thermally with the second fluid.
  • the coolant is thus cooled with a phase change.
  • the condensed refrigerant then circulates in the tank 22 for separation of the gaseous and liquid phases.
  • the coolant may optionally pass through a desiccator and / or a filter in the reservoir 22. At the outlet of the reservoir 22, the coolant is only in liquid phase and can re-circulate through the sub-zone. cooling the heat exchange bundle 3 defined by the circulation channels 73 for subcooling. Clamp
  • the fastening flange 24 is in fluid communication with the reservoir 22 and with the first circulation channels 7 thanks to the (x) frame (s) of fluid connection 16.
  • the fastening flange 24 can be assembled to the heat exchange bundle 3 during brazing of the heat exchanger 1.
  • the assembly between the fastening flange 24 and the reservoir 22 can be done after brazing, for example by screwing.
  • the fastening flange 24 comprises a fastening means 240 complementary to the fastening means 220 of the reservoir, for example for fastening by screwing.
  • the positioning of the fastening flange 24 is adapted as illustrated in Figures 2a and 2b.
  • the fastening flange 24 extends along the longitudinal axis of the heat exchange bundle 3, corresponding to an arrangement of the tank 22 on a lateral flank of the heat exchange bundle 3
  • the fastening flange 24 extends along the height of the heat exchange bundle 3 or in other words the stacking direction of the different elements of the heat exchange bundle 3, corresponding to an arrangement of the tank 22 on a closure plate of the heat exchange bundle 3.
  • the fastening flange 24 comprises:
  • this inlet channel 241 is arranged in fluid communication with the orifice 221 of the tank 22 ( Figure 1), and
  • this evacuation channel 243 is arranged in communication fluidic with an outlet 223 of the reservoir 22 ( Figure 1).
  • introduction 241 and evacuation 243 channels extend parallel to each other.
  • the introduction 241 and discharge 243 channels are made in the plane formed by the fastening flange 24. As can be seen in Figure 3b, the introduction channels 241 and 243 discharge can lead respectively into other connection channels 242, 244 intended to be respectively connected to the inlet and outlet orifices 221 and 223 of the tank 22.
  • connection channels 242, 244 to the reservoir 22 are made in the particular example shown substantially perpendicular to the plane of the fastening flange 24 extending towards the reservoir 22 when the latter is assembled to the heat exchanger 1.
  • the diameters of the introduction 241 and discharge 243 channels and the connection channels 242, 244 are chosen greater than or equal to the diameters of the inlet 221 and outlet 223 ports of the reservoir 22 so as not to create a loss of head additional.
  • the spacing between the channels 241 and 243 of the fastening flange 24 is a function of the spacing of the orifices 221 and 223 of the reservoir 22.
  • the dimensioning of the distance 1 16 3 is also advantageously chosen in function of the spacing between the channels 241 and 243 of the fastening flange 24.
  • the fastening flange 24 further includes grooves or cups 245, 247 which are more clearly visible in FIGS. 3a, 4, 8 and 9, a groove 245 of which serves to bring the first condensed fluid. in the reservoir 22 via the introduction channel 241 and another groove 247 makes it possible to bring the first fluid after phase separation at the outlet of the reservoir 22 via the evacuation channel 243 towards the subcooling zone of the beam of heat exchange 3.
  • the grooves 245 and 247 for example have a diameter identical to the introduction 241 and discharge 243 channels of the fastening flange 24.
  • the fixing flange 24 is arranged so that the notches 161a of the fluidic connection frame 16 in fluid communication with the circulation channels 71 for the condensation of the first fluid open into the groove 245 into which the inlet channel 241 opens. of the fastening flange 24.
  • the fixing flange 24 is also arranged so that the notches 161b of the fluidic connection frame 16 in fluid communication with the circulation channels 73 for the subcooling of the first condensed fluid 161b open into the groove 247 into which the flow channel opens. discharge 243 of the fastening flange 24.
  • the first fluid after condensation circulating in the circulation channels 71 for condensation opens into the groove 245, flows into the insertion channel 241 of the fastening flange and then enters the reservoir 22.
  • the first fluid after phase separation leaves the reservoir 22 and flows in the discharge channel 243 of the fastening flange 24 to be distributed in the circulation channels 73 for subcooling via the groove 247.
  • the heat exchanger 1 as described above comprises a heat exchange bundle 3 which has both a condensation zone and a subcooling zone without direct communication between the two, which are defined in a simple manner by the heat exchange tubes 51, 53 adjacent two by two in the same first frame 13 or alternatively by a single tube heat exchange 5 received in a first frame 13.
  • first frames 13 receiving the monotubes 5 or several tubes 51, 53 of heat exchange that ensure the non-fluid communication between the two zones of condensation and subcooling.
  • the particular conformation of the fluidic connection frame or frames 16 makes it possible in a simple way to connect the reservoir 22 on the one hand to the condensation zone and on the other hand to the sub-cooling zone of the heat exchange, allowing to arrange in different positions the reservoir 22 on the heat exchanger 1.
  • such a heat exchanger 1 has a better mechanical strength compared to the solutions of the prior art and very good resistance to high pressures, in particular due to the circulation of a refrigerant such as CO 2 , as well as optimized heat exchange performance.

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Abstract

L'invention concerne un échangeur thermique (1) notamment pour véhicule automobile, pour un échange thermique entre au moins un premier fluide et un deuxième fluide, ledit échangeur (1) étant apte à agir en tant que condenseur et comprenant un faisceau d'échange thermique (3) avec une pluralité de tubes d'échange thermique (5) comprenant des canaux de circulation (7) destinés à être parcourus par le premier fluide. Selon l'invention, - les tubes d'échange thermique (5) comprennent : · des canaux (71) de circulation pour la condensation du premier fluide définissant une zone de condensation du faisceau d'échange thermique (3), et · des canaux (73) de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé définissant une zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique (3), - l'échangeur thermique (1) comprend un empilement de cadres (13, 15, 16) dont : · au moins certains cadres (13) sont aptes à recevoir les tubes d'échange thermique (5) et sont respectivement conformés de manière à séparer la zone de condensation et la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique (3), et · au moins un cadre de raccord fluidique (16) est conformé de manière à mettre en communication fluidique un réservoir de fluide (22) d'une part avec les canaux (71) de circulation pour la condensation et d'autre part et de façon distincte avec les canaux (73) de circulation pour le sous- refroidissement.

Description

Échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile
L'invention se rapporte au domaine des échangeurs thermiques en particulier aptes à agir en tant que condenseurs.
De tels échangeurs thermiques trouvent une application particulière dans les véhicules automobiles. L'échangeur thermique peut notamment être utilisé en tant que condenseur, plus précisément en tant que condenseur à eau et est couramment désigné par « Water condenser » en anglais. Dans ce cas un premier fluide, tel qu'un fluide réfrigérant peut entrer dans l'échangeur thermique sous forme de gaz, tel que du dioxyde de carbone désigné par C02 ou d'autres fluides réfrigérants tel que du 1,1,1,2- tétrafluoroéthane connu notamment dans la nomenclature industrielle sous le sigle R- 134a ou du 2,3,3, 3-tétrafluoropropène connu sous le sigle R-1234yf. Un deuxième fluide, tel que du liquide, notamment un mélange d'eau glycolée est destiné à traverser l'échangeur thermique pour refroidir le fluide réfrigérant par condensation.
Ces échangeurs thermiques peuvent en particulier être des échangeurs thermiques assemblés par brasage.
Par ailleurs, il est connu d'adjoindre un réservoir de fluide, notamment de fluide réfrigérant, encore appelé « bouteille », à un échangeur thermique tel qu'un condenseur dans une boucle de climatisation.
Après l'étape de condensation, le fluide réfrigérant condensé est reçu et maintenu dans un état liquide à l'intérieur du réservoir. Le réservoir a pour fonction de séparer les phases liquide et gazeuse du fluide réfrigérant afin de laisser sortir uniquement le fluide réfrigérant dans son état liquide. Un tel réservoir permet donc de garantir, qu'en sortie, le fluide réfrigérant est totalement en phase liquide.
Ce réservoir peut être connecté à la sortie de l'échangeur thermique apte à agir en tant que condenseur, désigné par la suite « condenseur ». Ce réservoir est donc en communication fluidique avec le condenseur. À cet effet, le réservoir comprend habituellement un orifice d'entrée dans lequel débouche le fluide réfrigérant condensé provenant du condenseur. Le réservoir est généralement également utilisé dans le but de sous-refroidir le fluide réfrigérant, c'est-à-dire d'abaisser la température du fluide, utilisé dans la boucle de climatisation, en dessous de la température de saturation correspondant à la pression de condensation définie. Ce processus de sous- refroidissement est un procédé connu dans l'art antérieur. À cet effet, le réservoir peut comprendre un orifice de sortie qui débouche dans une section du condenseur, de manière à faire subir au fluide réfrigérant liquide un passage supplémentaire, dit de sous-refroidissement.
Le réservoir peut également servir à filtrer le fluide présent dans la boucle froide, évitant ainsi aux particules, présentant une dimension supérieure à une valeur seuil déterminée, de circuler au sein de la boucle de climatisation. Une fonctionnalité additionnelle consiste encore à absorber l'humidité grâce à la présence d'un matériau tel qu'un gel adapté, ou des moyens de déshydratation ou un dessiccateur. Le fluide réfrigérant exempt d'humidité peut alors circuler dans la boucle de climatisation.
Par ailleurs, un problème constant des échangeurs thermiques implémentés dans un véhicule automobile réside en l'allocation d'une place réduite, afin de répondre aux exigences des constructeurs.
Encore une autre problématique est liée à l'utilisation d'un fluide réfrigérant tel que du C02 sous une pression très élevée, généralement supérieure à 100 bars, avec une pression d'éclatement qui peut atteindre par exemple jusqu'à 340bars, qui implique que les échangeurs thermiques doivent résister à de telles pressions élevées.
La présente invention vise à améliorer les solutions de l'état de la technique et à résoudre au moins partiellement les inconvénients exposés ci-dessus en proposant un échangeur thermique simple à réaliser et présentant un encombrement réduit tout en permettant de raccorder de façon simple et suivant différentes positions un réservoir de fluide à échangeur thermique.
À cet effet, l'invention a pour objet un échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile, pour un échange thermique entre au moins un premier fluide et un deuxième fluide, ledit échangeur étant apte à agir en tant que condenseur et comprenant un faisceau d'échange thermique avec une pluralité de tubes d'échange thermique comprenant des canaux de circulation : destinés à être parcourus par le premier fluide et
destinés à être en communication fluidique avec un réservoir de fluide apte à séparer la phase gazeuse et la phase liquide du premier fluide condensé.
Selon l'invention,
les tubes d'échange thermique comprennent :
• des canaux de circulation pour la condensation du premier fluide définissant une zone de condensation du faisceau d'échange thermique, et
• des canaux de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé définissant une zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique,
l'échangeur thermique comprend un empilement de cadres dont au moins certains cadres dits cadres de réception des tubes d'échange thermique sont aptes à recevoir les tubes d'échange thermique et sont respectivement conformés de manière à séparer la zone de condensation et la zone de sous- refroidissement du faisceau d'échange thermique, et
au moins un cadre de raccord fluidique est conformé de manière à mettre en communication fluidique le réservoir
• d'une part avec les canaux de circulation pour la condensation et
• d'autre part et de façon distincte avec les canaux de circulation pour le sous-refroidissement.
L'échangeur thermique permet donc de définir de façon simple une zone de condensation et une zone de sous-refroidissement distinctes du faisceau d'échange thermique.
De plus un tel échangeur thermique peut être relié à, et est de préférence équipé d'un réservoir de fluide pour séparer la phase gazeuse de la phase liquide du fluide réfrigérant avant le sous-refroidissement. La conception spécifique du cadre de raccord fluidique permet la communication fluidique entre les zones de condensation et de sous- refroidissement distinctes du faisceau d'échange thermique avec le réservoir.
De la sorte, le fluide ayant parcouru les canaux de circulation pour la condensation circule vers le réservoir, et le fluide en sortie du réservoir circule vers les canaux de circulation pour le sous-refroidissement. Le fluide condensé en sortie de la zone de condensation circule forcément vers le réservoir avant un nouveau passage dit de sous-refroidissement dans la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique.
Dans l'invention, les cadres désignent une pièce, ou un assemblage de pièces, qui peuvent être rigides, délimitant un espace fermé ou non. Dans cet espace peuvent être positionnés, dans notre exemple, des tubes d'échange thermique.
On notera que le faisceau d'échange thermique, qui comporte une pluralité de tubes d'échange thermique, est distinct des cadres.
L'échangeur thermique peut en outre comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison. Selon un aspect de l'invention, chaque cadre de réception des tubes d'échange thermique est configuré pour recevoir à la fois des canaux de circulation pour la condensation et des canaux de circulation pour le sous-refroidissement définis par les tubes d'échange thermique, de sorte que la zone de condensation du faisceau d'échange thermique et la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique sont agencées côte à côte et sans communication fluidique directe l'une avec l'autre.
Un même cadre est conformé pour recevoir à la fois des canaux des deux zones de condensation et de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique tout en empêchant la communication fluidique au sein de ce cadre entre ces deux zones. Dans l'invention, les cadres désignent une pièce, ou un assemblage de pièces, qui peuvent être rigides, délimitant un espace central. Dans cet espace central peuvent être positionnés, dans notre exemple, des tubes d'échange thermique.
On notera que le faisceau d'échange thermique, qui comporte une pluralité de tubes d'échange thermique, est distinct des cadres.
Selon un mode de réalisation, les cadres de réception des tubes d'échange thermique sont respectivement aptes à recevoir un seul tube d'échange thermique, et chaque tube d'échange thermique comprend d'une part des canaux de circulation pour la condensation du premier fluide, et d'autre part des canaux de circulation pour le sous- refroidissement du premier fluide condensé.
Un même tube d'échange thermique définit à la fois des canaux pour la zone de condensation et pour la zone de sous-refroidissement. Le tube d'échange thermique peut ne pas comporter de canaux de circulation au niveau de la séparation entre les deux zones de condensation et de sous-refroidissement. Ce tube d'échange thermique est par exemple un tube extradé.
Selon un aspect additionnel, les cadres de réception des tubes d'échange thermique présentent respectivement en regard de chaque extrémité du tube d'échange thermique qu'il reçoit, au moins une portion de séparation agencée entre les canaux de circulation pour la condensation du premier fluide et les canaux de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé, de manière à empêcher la communication fluidique entre les canaux de circulation pour la condensation et pour le sous-refroidissement.
Selon un autre mode de réalisation, le faisceau d'échange thermique comprend : au moins une première rangée de premiers tubes d'échange thermique comprenant les canaux de circulation pour la condensation du premier fluide, et au moins une deuxième rangée de deuxièmes tubes d'échange thermique comprenant les canaux de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé, et
les cadres de réception des tubes d'échange thermique sont respectivement aptes à recevoir au moins deux tubes d'échange thermique dont un premier tube d'échange thermique de la première rangée et un deuxième tube d'échange thermique de la deuxième rangée.
Selon un aspect de l'invention, le faisceau d'échange thermique comprend autant de premiers tubes d'échange thermique que de deuxièmes tubes d'échange thermique.
Selon un autre aspect de l'invention chaque cadre de réception des tubes d'échange thermique comporte au moins une cloison de séparation disposée entre le premier tube d'échange thermique et le deuxième tube d'échange thermique, de manière à empêcher la communication fluidique entre les deux tubes d'échange thermique reçus dans un même cadre.
Selon encore un autre aspect, la cloison de séparation s'étend sur toute la longueur des tubes d'échange thermique.
Selon un aspect supplémentaire de l'invention, les cadres de réception des tubes d'échange thermique présentent une épaisseur au moins égale à l'épaisseur des tubes d'échange thermique, dans la direction d'empilement desdits cadres, ceci permettant le maintien des tubes d'échange thermique dans les cadres respectifs avant superposition des différents cadres.
De plus, la portion ou la cloison de séparation des cadres de réception desdits tubes présentent également une épaisseur au moins égale à l'épaisseur desdits tubes, ceci empêchant la communication fluidique entre les canaux de circulation pour la condensation et ceux pour le sous-refroidissement, définis par lesdits tubes.
Selon un aspect additionnel de l'invention, l'échangeur thermique comprend au moins une boîte collectrice du premier fluide définissant une entrée pour le premier fluide dans le faisceau d'échange thermique et une sortie du premier fluide hors du faisceau d'échange thermique, et les cadres de réception des tubes d'échange thermique comprennent respectivement :
des moyens de mise en communication fluidique entre l'entrée pour le premier fluide et les canaux de circulation pour la condensation du premier fluide, et - des moyens de mise en communication fluidique entre la sortie du premier fluide et les canaux de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé.
Les moyens de mise en communication fluidique prévus sur les premiers cadres permettent de collecter le premier fluide et de le distribuer dans les tubes d'échange thermique maintenus dans ces premiers cadres. Il n'est plus nécessaire de prévoir les collecteurs de chaque côté des tubes comme dans les solutions de l'art antérieur connues.
Selon un exemple de réalisation, les moyens de mise en communication fluidique sont réalisés sous forme d'évidements des premiers cadres dans lesquels les extrémités des tubes d'échange thermique débouchent, et agencés en communication fluidique avec la boite collectrice du premier fluide.
Selon un aspect, les cadres de réception des tubes d'échange thermique comportent respectivement des bords latéraux s 'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction des canaux de circulation pour le premier fluide, et dans lequel au moins un desdits bords latéraux présente les moyens de mise en communication fluidique.
Selon un aspect supplémentaire de l'invention, l'échangeur thermique comporte un réservoir de fluide fixé au faisceau d'échange thermique.
Le réservoir forme alors un système unitaire avec l'échangeur thermique.
Selon encore un autre aspect de l'invention, l'échangeur thermique comprend une bride de fixation du réservoir au faisceau d'échange thermique, et le cadre de raccord fluidique est conformé de manière à mettre en communication fluidique le réservoir et les canaux de circulation pour la condensation d'une part, et les canaux de circulation pour le sous-refroidissement d'autre part, par l'intermédiaire de la bride de fixation.
Selon un exemple de réalisation, la bride de fixation comprend :
un canal d'introduction du premier fluide condensé en provenance des canaux de circulation pour la condensation agencé en communication fluidique avec un orifice d'entrée du réservoir, et
un canal d'évacuation du premier fluide après séparation de phase en direction des canaux de circulation pour le sous-refroidissement agencé en communication fluidique avec un orifice de sortie du réservoir.
Selon un mode de réalisation avantageux, le cadre de raccord fluidique est conformé avec un nombre prédéfini de dents séparées par des encoches permettant de mettre en communication fluidique le réservoir et les canaux de circulation pour la condensation d'une part et les canaux de circulation pour le sous-refroidissement d'autre part.
Selon un aspect particulier, le cadre de raccord fluidique comporte au moins un bord sur lequel repose au moins une extrémité de tube d'échange thermique et présentant une partie pleine, ledit bord est conformé de manière à :
mettre en communication fluidique le réservoir avec les canaux de circulation pour la condensation d'un côté de la partie pleine et
- mettre en communication fluidique le réservoir avec les canaux de circulation pour le sous-refroidissement de l'autre côté de la partie pleine.
La partie pleine est dépourvue de moyens de mise en communication fluidique. Selon un exemple de réalisation, la partie pleine du cadre de raccord fluidique présente une largeur au moins égale à la largeur de la portion de séparation des cadres de réception de tubes d'échange thermique qui sont agencés dans le faisceau d'échange thermique ailleurs qu'en vis-à-vis du réservoir et/ou de la bride de fixation.
Selon encore un autre aspect de l'invention, l'échangeur thermique comprend un empilement alterné de :
- premiers cadres de réception des tubes d'échange thermique, et de
deuxièmes cadres définissant respectivement au moins un deuxième canal de circulation pour le deuxième fluide, les deuxièmes cadres présentant :
• des guides pour le passage du premier fluide à condenser, agencés dans l'alignement des moyens de mise en communication des premiers cadres, de manière à permettre l'écoulement du premier fluide dans l'empilement des premiers cadres et des deuxièmes cadres pour la condensation du premier fluide, et
• des guides pour le passage du premier fluide condensé, agencés dans l'alignement des moyens de mise en communication des premiers cadres, de manière à permettre l'écoulement du premier fluide condensé dans Γ empilement des premiers cadres et des deuxièmes cadres pour le sous- refroidissement du premier fluide condensé.
L'échangeur thermique comprend ainsi un empilement d'éléments simples, à savoir des cadres et des tubes d'échange thermique dans lesquels circule le premier fluide, tel qu'un fluide réfrigérant, insérés dans les premiers cadres et entre lesquels circule le deuxième fluide tel que du liquide de refroidissement.
Une telle architecture permet une réalisation plus simple de l'échangeur thermique dans son ensemble et très compact.
De même, les moyens de mise en communication fluidique prévus sur les deuxièmes cadres permettent de collecter le deuxième fluide et de le distribuer entre les tubes d'échange thermique. Ceci offre une grande souplesse d'agencement de la boîte collectrice du premier fluide et des tubulures d'entrée et de sortie pour le deuxième fluide.
Les différents cadres superposés permettent de créer le chemin d'écoulement du premier fluide réfrigérant, lorsque les cadres sont assemblés par exemple par brasage, et de même, les différents cadres superposés permettent de créer le trajet d'écoulement de liquide de refroidissement notamment sur deux côtés opposés du faisceau d'échange thermique.
L'échangeur thermique peut être utilisé pour la circulation d'au moins un fluide à haute pression, notamment de pression supérieure à lOObars, par exemple le premier fluide est un fluide réfrigérant destiné à circuler à haute pression tel que du C02.
Un tel échangeur thermique présente une meilleure tenue mécanique par rapport aux solutions de l'art antérieur et une très bonne résistance aux hautes pressions, notamment lorsqu'un fluide réfrigérant de type C02 est utilisé.
Selon un autre aspect de l'invention, les deuxièmes cadres présentent une portion dépourvue de guides pour le passage du premier fluide, agencée entre les guides pour le passage du premier fluide à condenser d'une part et les guides pour le passage du premier fluide condensé.
Selon un exemple de réalisation, la portion dépourvue de guides pour le passage du premier fluide prévue sur les deuxièmes cadres présente une largeur au moins égale à la largeur de la partie pleine du cadre de raccord fluidique agencée en vis-à-vis du réservoir et/ou de la bride de fixation.
Selon un aspect supplémentaire, l'échangeur thermique comprend au moins une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie pour le deuxième fluide, et les deuxièmes cadres présentent respectivement des moyens de mise en communication fluidique entre le deuxième canal de circulation et les tubulures d'entrée et de sortie pour le deuxième fluide.
Selon un mode de réalisation, les moyens de mise en communication fluidique des deuxièmes cadres sont réalisés sous forme d'ouvertures traversantes débouchant respectivement sur l'intérieur d'un deuxième cadre.
Selon un exemple particulier, les deuxièmes cadres présentent respectivement au moins deux anses délimitant les ouvertures traversantes de mise en communication fluidique, avec une première anse agencée en communication fluidique avec la tubulure d'entrée et une deuxième anse agencée en communication fluidique avec la tubulure de sortie.
Selon un aspect, les premiers cadres présentent des guides pour le passage du deuxième fluide agencés en dans l'alignement des ouvertures traversantes de mise en communication fluidique des deuxièmes cadres.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un échangeur thermique comprenant un faisceau d'échange thermique et un réservoir de fluide selon une première variante, montrant en coupe partielle une extrémité du faisceau dans la direction d'empilement du faisceau,
- la figure 2a est une vue en perspective partielle de l'échangeur thermique de la figure 1,
- la figure 2b est une vue en perspective partielle de l'échangeur thermique selon une deuxième variante,
- la figure 3a est une vue partielle en perspective de l'échangeur thermique de la figure 1 montrant un faisceau d'échange thermique comprenant deux rangées de tubes d'échange thermique,
- la figure 3b est une vue partielle en éclaté du faisceau d'échange thermique et d'une bride de fixation de l'échangeur thermique de la figure 3a,
- la figure 4 est une vue partielle en perspective d'un échangeur thermique comprenant un faisceau d'échange thermique avec une rangée de tubes d'échange thermique,
- la figure 5 représente de façon schématique un premier cadre du faisceau d'échange thermique recevant un seul tube d'échange thermique,
- la figure 6 représente de façon schématique un premier cadre du faisceau d'échange thermique recevant deux tubes d'échange thermique,
- la figure 7 représente de façon schématique un deuxième cadre du faisceau d'échange thermique,
- la figure 8 est une première vue agrandie d'une partie de la figure 3a montrant le raccord fluidique entre la bride de fixation et le faisceau d'échange thermique,
- la figure 9 est une vue encore agrandie de la figure 8 montrant le raccord fluidique entre la bride de fixation et le faisceau d'échange thermique et sur laquelle on a ôté un des tubes d'échange thermique du faisceau d'échange thermique reposant sur un cadre spécifique de raccord fluidique, et
- la figure 10 représente de façon schématique un cadre spécifique du faisceau d'échange thermique pour le raccord fluidique avec le réservoir de fluide. Sur ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la description on peut indexer certains éléments, comme par exemple premier élément ou deuxième élément etc. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques.
Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps.
Dans la présente, les termes supérieur et inférieur, ou haut et bas, ou encore vertical et horizontal, sont désignés en référence à la disposition des éléments sur les figures. Cette disposition correspond à la disposition des éléments à l'état monté dans un véhicule automobile notamment.
Échangeur thermique
En référence à la figure 1, l'invention concerne un échangeur thermique 1 notamment pour véhicule automobile, pour un échange thermique entre au moins un premier fluide et un deuxième fluide.
Le premier fluide peut entrer dans l'échangeur thermique 1 sous forme gazeuse et le deuxième fluide sous forme liquide.
Il s'agit en particulier d'un échangeur thermique 1 assemblé par brasage. Pour ce faire, l'échangeur thermique 1 présente au moins partiellement, c'est-à-dire sur au moins certains éléments ou certaines pièces, un revêtement destiné à fondre pour assurer la jonction d'éléments de l'échangeur thermique 1 ainsi que l'étanchéité lors de l'assemblage par brasage.
L'échangeur thermique 1 selon l'invention est en particulier adapté pour la circulation d'au moins un fluide ayant une haute pression de fonctionnement, notamment supérieure à lOObars.
Par exemple le premier fluide est un fluide réfrigérant destiné à circuler à haute pression tel que du C02, aussi désigné par R744 selon la nomenclature industrielle.
D'autres fluides réfrigérants peuvent être utilisés, tels que du 1,1,1,2- tétrafluoroéthane ou du 2,3,3, 3-Tétrafluoropropène connu sous le sigle R-1234yf, respectivement connus dans la nomenclature industrielle par RI 34a ou R-1234yf.
L'échangeur thermique 1 est notamment apte à agir en tant que condenseur, en particulier condenseur à eau, dans lequel le fluide réfrigérant tel que du C02 est refroidi par un deuxième fluide par exemple sous forme liquide, tel que du liquide de refroidissement comprenant un mélange d'eau glycolée.
L'échangeur thermique 1 comprend un faisceau d'échange thermique 3 permettant l'échange thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide.
Dans l'exemple illustré, le faisceau d'échange thermique 3 présente une forme générale sensiblement parallélépipédique.
L'introduction et l'évacuation du premier fluide dans le faisceau d'échange thermique 3 ou hors du faisceau d'échange thermique 3 sont schématisées à titre d'exemple par les flèches Fli pour l'introduction et Fl'o pour l'évacuation sur les figures 2a et 2b.
L'introduction du deuxième fluide dans le faisceau d'échange thermique 3 et l'évacuation du deuxième fluide hors du faisceau d'échange thermique 3 sont schématisées à titre d'exemple par les flèches F2i pour l'introduction et F20 pour l'évacuation sur les figures 1 à 2b.
Enfin, l'échangeur thermique 1, et plus particulièrement le faisceau d'échange thermique 3, peut être configuré pour une circulation en au moins deux passes de l'un des deux fluides, notamment du deuxième fluide tel que cela sera décrit plus en détail par la suite.
Plus précisément, en référence aux figures 2a à 4, le faisceau d'échange thermique 3 comprend une pluralité de tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53. Les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 sont décrits plus en détail par la suite.
Les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 sont empilés de manière à définir alternativement des premiers canaux de circulation 7 pour le premier fluide dans les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 et des deuxièmes canaux de circulation 9 pour le deuxième fluide entre les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
Des turbulateurs 11 (voir figures 1 et 3b) de l'écoulement du deuxième fluide sont avantageusement agencés dans les deuxièmes canaux de circulation 9, améliorant ainsi l'échange thermique entre les deux fluides.
Les turbulateurs 11 peuvent être portés par un élément distinct des tubes d'échange thermiques 5 ; 51, 53 comme illustré sur les figures 1 et 3.
Les turbulateurs 11 sont par exemple de forme sensiblement en créneaux, formant saillies dans les deuxièmes canaux de circulation 9.
Les créneaux peuvent être réalisés par emboutissage.
Selon une variante non illustrée, des turbulateurs 11 peuvent être formés sur les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53, par exemple par des déformations telles que des ondulations des tubes d'échange thermique 5 qui font saillie dans les deuxièmes canaux de circulation 9 pour le deuxième fluide.
Des intercalaires sont avantageusement disposés entre les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53, et définissent le pas entre les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
Selon un mode de réalisation avantageux visible sur les figures 3a, 3b et 4, le faisceau d'échange thermique 3 comprend un empilement de cadres 13, 15, 16. L'empilement des différents cadres 13, 15, 16 se fait ici sensiblement verticalement.
En particulier, le faisceau d'échange thermique 3 comprend un empilement alterné de premiers cadres 13 et de deuxièmes cadres 15.
Au moins certains deuxièmes cadres 15 forment les intercalaires, ces cadres intercalaires 15 sont agencés entre deux premiers cadres 13 de réception des tubes d'échange thermique 5, définissant ainsi le pas entre deux étages de tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
Chaque premier cadre 13 est apte à recevoir un tube d'échange thermique 5 ou plusieurs tubes d'échange thermique 51, 53, et cet ensemble forme un étage du faisceau d'échange thermique 3.
On peut désigner les premiers cadres 13 par cadres-tubes. Chaque deuxième cadre 15 peut recevoir des turbulateurs 11 et cet ensemble forme un autre étage du faisceau d'échange thermique 3.
Ces deux ensembles ou étages sont répétés autant de fois que nécessaire suivant l'espace disponible et la performance à atteindre. Les premiers cadres 13 et les deuxièmes cadres 15 sont décrits plus en détail par la suite.
Le faisceau d'échange thermique 3 comprend en outre au moins un cadre spécifique dit de raccord fluidique 16 visible sur les figures 3a à 4, tel que décrit par la suite. À titre d'exemple, des plaques de fermetures 17, 18 (voir figures 1 à 4), en particulier au moins une plaque de fermeture 17 inférieure et au moins une plaque de fermeture 18 supérieure, peuvent être agencées de part et d'autre de l'empilement des premiers cadres 13 et des deuxièmes cadres 15, de manière à fermer le faisceau d'échange thermique 3.
Chaque plaque de fermeture 17 ou 18 est donc agencée à une extrémité du faisceau d'échange thermique 3 dans la direction d'empilement des différents éléments, notamment des différents cadres 13, 15, 16, du faisceau d'échange thermique 3.
En référence à la disposition illustrée sur les figures 1 à 4, les plaques de fermeture 17, 18 sont agencées aux extrémités dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3, qui correspond ici à un axe sensiblement vertical à l'état monté de l'échangeur thermique 1 dans un véhicule automobile par exemple.
En se référant aux figures 2a et 2b, l'échangeur thermique 1 comprend de plus au moins une boîte collectrice 19 du premier fluide agencée en communication fluidique avec les premiers canaux de circulation 7,
La boîte collectrice 19 est selon l'exemple illustré, agencée sur la plaque de fermeture inférieure 17 disposée en bas du faisceau d'échange thermique 3.
Plus précisément, la boîte collectrice 19 du premier fluide définit une entrée 19A pour le premier fluide dans le faisceau d'échange thermique 3 et une sortie 19B du premier fluide hors du faisceau d'échange thermique 3. L'échangeur thermique 1 comprend en outre au moins deux tubulures 21 d'entrée et de sortie de fluide permettant l'introduction et l'évacuation du deuxième fluide. Dans cet exemple, les deux tubulures 21 sont agencées de façon opposée de part et d'autre de l'empilement du faisceau d'échange thermique 3.
À savoir, une première tubulure 21 est agencée sur la plaque de fermeture supérieure 18 tandis que l'autre tubulure 21 est agencée sur la plaque de fermeture inférieure 17 et donc sur la même plaque de fermeture que la boîte collectrice 19 pour le premier fluide.
En particulier, la boîte collectrice 19 peut être agencée d'un côté du faisceau d'échange thermique 3 et les tubulures 21 peuvent être agencées de l'autre côté du faisceau d'échange thermique 3.
Selon la disposition illustrée sur les figures 1 à 2b, la boîte collectrice 19 est agencée à droite tandis que les tubulures 21 sont agencées à gauche.
Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 2b, les tubulures 21 sont par exemple de forme sensiblement cylindrique, et s'étendent longitudinalement dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3, autrement dit dans la direction d'empilement des différents éléments, notamment des différents cadres 13, 15, 16, du faisceau d'échange thermique 3, ici selon un axe sensiblement vertical à l'état monté dans le véhicule automobile.
Enfin, l'échangeur thermique 1 apte à agir en tant que condenseur comprend en outre un réservoir 22 permettant une séparation de phases du premier fluide après condensation.
Ce réservoir 22 décrit plus en détail par la suite est par exemple fixé au faisceau d'échange thermique 3 par l'intermédiaire d'une bride de fixation 24.
Selon une variante non représentée, le réservoir 22 pourrait être déporté du faisceau d'échange thermique 3 en étant relié fluidiquement au faisceau d'échange thermique 3. Tubes d'échange thermique
En se référant maintenant aux figures 1 à 6, on décrit maintenant plus en détail les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
Les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 sont de façon préférée réalisés par extrusion.
Les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 peuvent être réalisés sous forme de tubes plats, avantageux en termes d'encombrement.
Les tubes plats 5 ; 51, 53 présentent une forme générale sensiblement rectangulaire, avec une longueur par exemple de l'ordre de 32mm et une épaisseur de 1 ' ordre du millimètre .
L'épaisseur est ici considérée dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3, on peut parler également de la hauteur des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
Autrement dit, l'épaisseur est considérée dans la direction d'empilement des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
Selon l'exemple de réalisation illustré avec un faisceau d'échange thermique 3 de forme sensiblement parallélépipédique, les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 s'étendent ici longitudinalement selon l'axe longitudinal du faisceau d'échange thermique 3.
Les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 sont empilés avec un pas prédéfini entre les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53, ici l'un au-dessus de l'autre dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3.
Chaque tube d'échange thermique 5 ; 51, 53 définit un nombre prédéterminé de premiers canaux de circulation 7 pour le premier fluide, tel qu'un fluide réfrigérant, en particulier de micro-canaux de circulation 7 pour le premier fluide.
Les premiers canaux ou micro-canaux 7 s'étendent ici sensiblement longitudinalement, selon une forme sensiblement en « I » ou rectiligne.
Les premiers canaux ou micro-canaux de circulation 7 pour le premier fluide permettant l'écoulement du premier fluide s'étendent respectivement selon une direction parallèle à la direction longitudinale des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53. Plus précisément, les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 définissent d'une part des canaux 71 de circulation pour la condensation du premier fluide, et d'autre part des canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé.
Sur les figures, la référence 7 désigne de façon générale les premiers canaux définis par les tubes d'échange thermique 5, 51 ou 53.
De façon globale, tous les premiers canaux 7 assurent une même fonction générale qui est de permettre la circulation du premier fluide dans le faisceau d'échange thermique 3. Les références 71 et 73 désignent des classes particulières des premiers canaux 7.
II s'agit ici d'une première classe de premiers canaux référencée par 71 qui correspond aux premiers canaux parmi l'ensemble des premiers canaux 7 qui sont prévus pour la circulation du premier fluide lors de la condensation du premier fluide, tandis que la deuxième classe de premiers canaux référencée par 73 correspond aux premiers canaux parmi l'ensemble des premiers canaux 7 qui sont prévus pour la circulation du premier fluide après condensation lors du sous-refroidissement du premier fluide.
Le premier fluide peut suivre une circulation en une passe dite circulation en « I » ou rectiligne dans les canaux de condensation 71.
De même, le premier fluide peut suivre une circulation en une passe dite circulation en « I » ou rectiligne dans les canaux de sous-refroidissement 73.
Sur les figures 1 à 2b, les flèches Fl illustrent la circulation du premier fluide lors de la condensation, tandis que les flèches Fl' illustrent la circulation du premier fluide après condensation pour le sous-refroidissement.
L'ensemble des canaux 71 de circulation pour la condensation définissent une zone de condensation du faisceau d'échange thermique 3, et l'ensemble des canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement définissent une zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique 3.
La zone de condensation définie par les canaux 71 de circulation pour la condensation peut être sensiblement égale à la zone de sous-refroidissement définie par les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement. Préférentiellement, ces deux zones ne sont pas égales et la zone de condensation est prévue plus grande que la zone de sous-refroidissement.
À titre d'exemple, on peut prévoir une répartition de l'ordre d'au moins 60%, de préférence de 70% à 80%, pour la zone de condensation, et par exemple de l'ordre de 40%, de préférence de 20% à 30%, pour la zone de sous-refroidissement.
Premier mode de réalisation des tubes d'échange thermique
En référence à la figure 4, on décrit un tube d'échange thermique 5 selon un premier mode de réalisation.
Selon ce premier mode de réalisation, chaque tube d'échange thermique 5 définit un étage du faisceau d'échange thermique 3.
On peut parler également dans ce cas de monotube d'échange thermique 5 pour distinguer du deuxième mode de réalisation décrit par la suite.
Autrement dit, le faisceau d'échange thermique 3 comprend un empilement de tubes d'échange thermique 5 définissant une rangée de tubes d'échange thermique 5.
Plus précisément, chaque tube d'échange thermique 5 comprend d'une part des canaux 71 de circulation pour la condensation du premier fluide, et d'autre part des canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé.
Les deux groupes de canaux 71, 73 pour la condensation d'une part et pour le sous-refroidissement d'autre part définis par un même tube d'échange thermique 5 permet de limiter le nombre de pièces de l'échangeur thermique 1 à réaliser et à assembler.
La séparation entre les canaux 71 de circulation pour la condensation et les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement est illustrée de façon schématique par des tirets sur la figure 4.
Selon une variante de réalisation avantageuse, on peut prévoir une absence de premiers canaux de circulation 7 marquant la séparation entre les canaux 71 de circulation pour la condensation et les canaux 73 de circulation pour le sous- refroidissement.
En outre, on peut prévoir que les canaux 71 de circulation pour la condensation et les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement définissent une même section de passage.
Notamment, on peut prévoir autant de canaux 71 de circulation pour la condensation que de canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement. La séparation est alors sensiblement centrale comme dans l'exemple illustré.
La section de passage pour la condensation et la section de passage pour le sous- refroidissement peuvent être avantageusement adaptée selon les besoins.
Par exemple, la section de passage pour le sous-refroidissement peut être inférieure à la section de passage pour la condensation.
Le nombre de canaux 71 de circulation pour la condensation peut être différent du nombre de canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement.
Avantageusement, on peut prévoir plus de canaux 71 de circulation pour la condensation que de canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement.
En variante ou en complément, les canaux 71 de circulation pour la condensation peuvent être de taille différente par rapport à la taille des canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement, de façon à adapter la section de passage pour la condensation et pour le sous-refroidissement.
Deuxième mode de réalisation des tubes d'échange thermique
En référence aux figures 1 à 3b, on décrit des tubes d'échange thermique 51, 53 selon un deuxième mode de réalisation.
Selon ce deuxième mode de réalisation, plusieurs, ici deux, tubes d'échange thermique 51 et 53 adjacents, définissent ensemble un étage du faisceau d'échange thermique 3.
Chaque tube d'échange thermique 51, respectivement 53 comprend des canaux de circulation 71, respectivement 73, soit pour la condensation soit pour le sous- refroidissement. En clair, des premiers tubes d'échange thermique 51 comprennent les canaux 71 de circulation pour la condensation du premier fluide et des deuxièmes tubes d'échange thermique 53, différents des premiers tubes d'échange thermique 51, comprennent les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé.
Le faisceau d'échange thermique 3 comprend dans ce cas :
au moins une première rangée A de premiers tubes d'échange thermique 51, et au moins une deuxième rangée B de deuxièmes tubes d'échange thermique 53. Le faisceau d'échange thermique 3 comprend autant de premiers tubes d'échange thermique 51 que de deuxièmes tubes d'échange thermique 53.
Afin de faciliter la compréhension des figures 2a et 2b, seuls certains premiers tubes d'échange thermique 51 sont représentés.
On peut prévoir en outre que les canaux 71 de circulation pour la condensation des premiers tubes d'échange thermique 51 définissent une même section de passage que les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement des deuxièmes tubes d'échange thermique 53.
Bien entendu, la section de passage pour la condensation et pour le sous- refroidissement peut être avantageusement adaptée selon les besoins.
De façon optimisée, la section de passage pour le sous-refroidissement peut être inférieure à la section de passage pour la condensation.
En particulier, les premiers tubes d'échange thermique 51 et les deuxièmes tubes d'échange thermique 53 peuvent présenter les mêmes dimensions comme dans l'exemple illustré.
En variante, les dimensions des premiers tubes d'échange thermique 51 et des deuxièmes tubes d'échange thermique 53 peuvent être différentes, par exemple les deuxièmes tubes d'échange thermique 53 peuvent présenter une plus petite largeur que les premiers tubes d'échange thermique 51.
De manière générale, les dimensions des tubes d'échange thermique 51, 53 sont avantageusement variables dans le sens de la largeur du faisceau d'échange thermique 3 pour adapter la taille de la zone de condensation et de la zone de sous-refroidissement.
En variante ou en complément, le nombre et/ou la taille des canaux 71 de circulation pour la condensation peut ou peuvent être différents par rapport aux canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement. Premiers cadres dits cadres-tubes
En référence aux figures 5 et 6, on décrit maintenant plus en détail les premiers cadres 13.
Les premiers cadres 13 peuvent être au moins partiellement réalisés en aluminium.
Les premiers cadres 13 peuvent être réalisés par découpe en emboutissage de façon simple.
Les premiers cadres 13 présentent :
deux bords opposés 13A, 13B s'étendant de façon perpendiculaire à la direction des premiers canaux de circulation 7 du premier fluide, autrement dit ici perpendiculairement à la direction longitudinale des tubes d'échange thermique 5 ou 51, 53, et
deux autres bords opposés 13C, 13D s'étendant parallèlement à la direction des premiers canaux de circulation 7 du premier fluide, autrement dit ici parallèlement à la direction longitudinale des tubes d'échange thermique 5 ou 51, 53.
On peut aussi définir les premiers cadres 13 par rapport à la direction générale d'écoulement du premier fluide, à savoir que les premiers cadres 13 présentent :
deux bords opposés 13A, 13B s'étendant perpendiculairement à la direction générale d'écoulement du premier fluide, et
- deux autres bords opposés 13C, 13D s'étendant parallèlement à la direction générale d'écoulement du premier fluide.
La direction générale d'écoulement du premier fluide s'entend de la direction de la circulation en « I » ou rectiligne dans les canaux 71 de circulation pour la condensation, respectivement dans les canaux 73 de circulation pour le sous- refroidissement.
Dans les exemples illustrés, les premiers cadres 13 sont de forme générale sensiblement rectangulaire et présentent deux bords longitudinaux 13C, 13D, formant des grands côtés, s'étendant de façon sensiblement parallèle à la direction générale d'écoulement du premier fluide et deux bords latéraux 13 A, 13B, formant des petits côtés, s'étendant dans le sens de la largeur, de façon sensiblement perpendiculaire à la direction d'écoulement du premier fluide.
Toutefois, selon d'autres modes de réalisation, on pourrait prévoir des cadres présentant une forme générale qui ne soit pas rectangulaire, par exemple elliptique, ou en forme de losange.
L'axe longitudinal des premiers cadres 13 et des tubes d'échange thermique 5 ou
51, 53 est ici confondu.
Ces premiers cadres 13 présentent une même épaisseur que les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 qu'ils reçoivent, notamment de l'ordre de quelques millimètres, par exemple de l'ordre de 1mm.
Comme précédemment, l'épaisseur est considérée dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3, on peut parler également de la hauteur des premiers cadres 13. Ainsi, les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 peuvent être maintenus dans les premiers cadres respectifs 13 avant superposition des différents cadres 13, 15, 16.
En outre, chaque cadre de réception 13 des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 est configuré pour recevoir à la fois des canaux 71 de circulation pour la condensation et des canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement définis par les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
De la sorte, la zone de condensation du faisceau d'échange thermique 3 et la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique 3 sont agencées côte à côte.
De plus, les premiers cadres 13 de réception des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 sont respectivement conformés de manière à séparer la zone de condensation et la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique 3.
Ainsi, les deux zones de condensation du faisceau d'échange thermique 3 et de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique 3 côte à côte sont agencées sans communication fluidique directe l'une avec l'autre.
Premier mode de réalisation des premiers cadres
Selon un premier mode de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, chaque premier cadre 13 est apte à recevoir un seul tube d'échange thermique 5 comprenant d'une part les canaux 71 de circulation pour la condensation du premier fluide, et d'autre part les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé. À cet effet, chaque premier cadre 13 présente un logement 130 pour recevoir un tube d'échange thermique 5 associé.
Afin de permettre l'écoulement du premier fluide dans le faisceau d'échange thermique 3, les premiers cadres 13 comprennent des moyens de mise en communication fluidique 131a, 131b des premiers canaux de circulation 7 des tubes d'échange thermique 5 avec la boite collectrice 19.
Les moyens de mise en communication fluidique 131a, 131b de chaque premier cadre 13 sont donc agencés en communication fluidique avec les moyens de mise en communication fluidique 131a, 131b des autres premiers cadres 13 du faisceau d'échange thermique 3 et avec la boîte collectrice 19.
Plus précisément, les cadres 13 de réception des tubes d'échange thermique 5 comprennent respectivement :
des moyens de mise en communication fluidique 131a entre l'entrée 19A (visible sur les figures 2a, 2b) pour le premier fluide et les canaux 71 de circulation pour la condensation du premier fluide, et
des moyens de mise en communication fluidique 131b (figures 4-5) entre la sortie 19B (visible sur les figures 2a, 2b) du premier fluide et les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé.
Selon l'exemple illustré, les premiers cadres 13 présentent respectivement un nombre prédéfini d'évidements 131a, 131b formant les moyens de mise en communication fluidique, dans lesquels les extrémités, notamment les extrémités longitudinales, des tubes d'échange thermique 5 débouchent.
Les moyens de mise en communication fluidique 131a, 131b peuvent être portés par les bords latéraux 13 A, 13B des premiers cadres 13.
Dans cet exemple, les évidements 131a, 131b sont prévus sur les deux bords opposés 13 A, 13B des premiers cadres 13 qui sont en regard des extrémités des tubes d'échange thermique 5. Il s'agit ici des bords latéraux des premiers cadres 13. Les premiers cadres 13 sont agencés de sorte que leurs évidements 131a soient en communication fluidique avec les évidements 131a des autres premiers cadres 13. Ici, les évidements 131a des premiers cadres 13 sont alignés dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3, autrement dit dans la direction d'empilement des différents cadres 13, 15, 16.
En outre, sur un côté des premiers cadres 13, les évidements 131a, 131b sont alignés avec la boîte collectrice 19 (visible sur les figures 2a, 2b). Plus précisément, sur un côté des premiers cadres 13, les évidements 131a dans lesquels débouchent les canaux 71 de circulation pour la condensation sont alignés avec l'entrée 19A et les évidements 131b dans lesquels débouchent les canaux 73 de circulation pour le sous- refroidissement sont alignés avec la sortie 19B.
Bien entendu, le nombre d' évidements 131a dans lesquels débouchent les canaux 71 de circulation pour la condensation est adapté en fonction du nombre de canaux 71 de circulation pour la condensation. De même, le nombre d' évidements 131b dans lesquels débouchent les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement est adapté en fonction du nombre de canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement.
Selon un mode de réalisation avantageux, au moins un bord latéral 13 A, 13B d'un premier cadre de réception 13, agencé en vis-à-vis d'une extrémité d'un tube d'échange thermique 5, est conformé selon un motif définissant une succession d'arches. Les arches sont avantageusement disposées sur toute la largeur du bord latéral 13 A, 13B qui est en regard de l'extrémité d'un tube d'échange thermique 5. Autrement dit, les arches sont prévues sur une largeur sensiblement égale à la largeur du tube d'échange thermique 5.
On entend par arche l'ensemble formé par une voûte d'arche 132 reliant deux pieds d'arche 133. Dans cette succession d'arches, deux voûtes d'arche 132 adjacentes sont reliées par un pied d'arche 133 commun.
Selon l'exemple illustré, un évidement 131a ou 131b est délimité par une arche, autrement dit chaque évidement 131a ou 131b est réalisé entre deux pieds d'arche 133 adjacents et est délimité par ces deux pieds d'arche 133 et la voûte d'arche 132 les reliant. Lorsqu'un tube d'échange thermique 5 est agencé dans le logement 130 d'un premier cadre 13, l'espace restant entre une extrémité du tube d'échange thermique 5 et une voûte d'arche 132 permet de définir une ouverture traversante de mise en communication fluidique.
À titre d'exemple non limitatif, le diamètre d'une ouverture traversante est de l'ordre de 0.5mm.
En outre, les pieds d'arches 133 assurent avantageusement une fonction d'absorption de contraintes, et sont aptes à résister aux contraintes mécaniques, notamment dues à la pression.
Les arches sont donc dimensionnées en prenant en compte la tenue mécanique du premier cadre 13 et l'écoulement du premier fluide à travers les évidements 131 définis par les arches. De plus, dans le cas d'un échangeur thermique 1 assemblé par brasage, les pieds d'arches 133 permettent encore de définir des zones de brasage avec les deuxièmes cadres 15. Par ailleurs, afin de permettre l'écoulement du deuxième fluide dans le faisceau d'échange thermique 3, les premiers cadres 13 présentent également des guides 134 pour le passage du deuxième fluide. Selon l'exemple illustré, les premiers cadres 13 sont respectivement conformés avec au moins une anse 134 qui lorsqu'un tube d'échange thermique 5 est agencé dans le premier cadre 13 permet de définir une ouverture traversante de passage permettant l'écoulement du deuxième fluide. Les anses 134 permettent de définir les guides pour le passage du deuxième fluide.
Les anses 134 de chaque premier cadre 13 sont agencées dans l'alignement des anses 134 des autres premiers cadres 13 du faisceau d'échange thermique 3 de manière à permettre l'écoulement du deuxième fluide à travers le faisceau d'échange thermique 3. À titre illustratif, sur les figures on a représenté un exemple de réalisation des anses 134. Bien entendu, toute autre forme des anses 134 peut être envisagée.
De plus, en se référant à la figure 5, les cadres 13 de réception des tubes d'échange thermique 5 présentent respectivement en regard de chaque extrémité du tube d'échange thermique 5 qu'il reçoit, au moins une portion de séparation 136 agencée entre les canaux 71 de circulation pour la condensation du premier fluide et les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé.
Cette portion de séparation 136 est conformée pour empêcher la communication fluidique entre les canaux 71 de circulation pour la condensation et les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement définis par un même tube d'échange thermique 5.
Cette portion de séparation 136 fait donc office de moyen de blocage du passage du premier fluide des canaux 71 de circulation pour la condensation vers les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement et vice-versa.
Selon l'exemple illustré, chaque portion de séparation 136 prévue sur un premier cadre 13 empêche la communication fluidique par coopération de forme entre le premier cadre 13 et le tube d'échange thermique 5 reçu dans ce premier cadre 13, plus précisément entre le bord latéral 13 A, respectivement 13B, du premier cadre 13 et l'extrémité en vis-à-vis du tube d'échange thermique 5.
Dans cet exemple, la portion de séparation 136 est formée sur un bord latéral
13A, respectivement 13B, du premier cadre 13 en s'étendant en direction de l'extrémité du tube d'échange thermique 5 en vis-à-vis.
La portion de séparation 136 est avantageusement venue de matière avec le bord latéral 13A, respectivement 13B, du premier cadre 13.
Plus précisément, dans cet exemple la portion de séparation 136 est formée par le prolongement d'un pied d'arche 133 en direction de l'extrémité en vis-à-vis du tube d'échange thermique 5.
La portion de séparation 136 est réalisée par un prolongement 136 ou autrement dit par une languette 136. La languette 136 s'étend ici longitudinalement vers l'extrémité en vis-à-vis du tube d'échange thermique 5.
De plus, la portion de séparation 136 est par exemple prévue sensiblement au milieu du bord latéral 13A, respectivement 13B, du premier cadre 13, lorsque les deux groupes de canaux 71 de circulation pour la condensation d'une part et pour le sous- refroidissement 73 d'autre part définissent une même section de passage et sont séparés sensiblement au niveau du milieu du tube d'échange thermique 5. Bien entendu, la portion de séparation 136 peut être déplacée selon l'agencement et la section de passage définie par les canaux 71 de circulation pour la condensation d'une part et pour le sous-refroidissement 73 d'autre part.
Par exemple, la portion de séparation 136 peut être déplacée vers la droite en référence à la disposition montrée sur la figure 5, lorsque le tube d'échange thermique 5 comporte plus de canaux 71 de circulation pour la condensation que de canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement.
En outre, la portion de séparation 136 présente une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur du tube d'échange thermique 5 en vis-à-vis, plus précisément de l'extrémité en vis-à-vis du tube d'échange thermique 5.
La portion de séparation 136 vient en appui contre l'extrémité du tube d'échange thermique 5 en vis-à-vis entre les deux groupes 71, 73 de premiers canaux de circulation 7, à savoir ici les canaux 71 de circulation pour la condensation et les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement, bloquant ainsi le passage du premier fluide. Selon un exemple de réalisation particulier, la portion de séparation 136 peut venir en appui contre l'extrémité du tube d'échange thermique 5 là où ce tube d'échange thermique 5 ne présente pas de premiers canaux de circulation 7, marquant d'autant plus la séparation entre les canaux 71 de circulation pour la condensation et les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement par cette absence de premiers canaux 7.
Deuxième mode de réalisation des premiers cadres
Les figures 1 à 3b et 6 montrent un deuxième mode de réalisation des premiers cadres 13. La description du premier mode de réalisation en référence aux figures 4 et 5 s'applique aux composants identiques, seules les différences sont maintenant décrites.
Le deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que chaque premier cadre de réception 13 est apte à recevoir deux tubes d'échange thermique 51 et 53 dont :
un premier tube d'échange thermique 51 de la première rangée A définissant les canaux 71 de circulation pour la condensation, et
- un deuxième tube d'échange thermique 53 de la deuxième rangée B définissant les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement.
Dans ce cas, les moyens de mise en communication fluidique 131a, 131b définissent deux rangées respectivement associées soit à la première rangée A de premiers tubes d'échange thermique 51 soit à la deuxième rangée B de deuxièmes tubes d'échange thermique 53.
Ainsi, des premiers moyens de mise en communication 131a assurent la mise en communication fluidique des premiers tubes d'échange thermique 51 ou autrement dit de la première rangée A de premiers tubes d'échange thermique 51 avec l'entrée 19A pour le premier fluide définie ici par la boîte collectrice 19.
Et, des deuxièmes moyens de mise en communication 131b assurent la mise en communication fluidique des deuxièmes tubes d'échange thermique 53 ou autrement dit de la deuxième rangée B de deuxième tubes d'échange thermique 53 avec la sortie 19B pour le premier fluide définie ici par la même boîte collectrice 19.
Dans ce cas, une succession d'arches peut être prévue sur un ou chaque bord latéral 13A, respectivement 13B, du premier cadre 13 en vis-à-vis d'une extrémité des deux tubes d'échange thermique adjacents reçus dans le même premier cadre 13.
Cette succession d'arches s'étend alors sur toute la largeur de l'ensemble des tubes d'échange thermique 51, 53 que le premier cadre 13 peut recevoir, ici deux tubes d'échange thermique 51, 53.
Chaque premier cadre de réception 13 présente selon ce deuxième mode de réalisation au moins une cloison de séparation 135 qui compartimente le premier cadre de réception 13. Cette cloison de séparation 135 est ici agencée dans le prolongement d'un pied d'arche 133.
Selon ce deuxième mode de réalisation, les premiers cadres 13 ne comportent plus les portions de séparation 136, par exemple réalisées sous forme de languette pour empêcher le passage du premier fluide entre les deux groupes de canaux 71 et 73.
Dans l'exemple illustré, chaque premier cadre de réception 13 présente une seule cloison de séparation 135, qui compartimente le premier cadre de réception 13 en deux logements 130 pour recevoir chacun un tube d'échange thermique 51,53. La cloison de séparation 135 se retrouve donc agencée entre deux tubes d'échange thermique 51 et 53 lorsqu'ils sont mis en place dans le premier cadre 13. La cloison de séparation 135 permet d'empêcher la communication fluidique entre les deux tubes d'échange thermique 51 et 53 reçus dans un même premier cadre 13.
La cloison de séparation 135 s'étend dans cet exemple sur toute la longueur des tubes d'échange thermique 51, 53 reçus dans le premier cadre 13. La cloison de séparation 135 d'un premier cadre 13 peut être réalisée d'une seule pièce avec ce premier cadre 13. En outre, la cloison de séparation 135 est de même épaisseur que le reste du premier cadre 13, et donc dans cet exemple d'épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur des tubes d'échange thermique 51 et 53 de part et d'autre de la cloison de séparation 135.
Par ailleurs, dans l'exemple illustré sur la figure 6 la cloison de séparation 135 est agencée de façon sensiblement centrale. Ceci correspond à une disposition dans laquelle les deux tubes d'échange thermique 51 et 53 reçus dans un même premier cadre 13 sont de même taille.
Bien entendu, la cloison de séparation 135 peut être déplacée selon les dimensions des deux tubes d'échange thermique 51 et 53 reçus dans le même premier cadre 13. Par exemple, la cloison de séparation 135 peut être déplacée vers la droite en référence à la disposition montrée sur la figure 6, lorsque le premier tube d'échange thermique 51 est plus large que le deuxième tube d'échange thermique 53 adjacent.
Deuxièmes cadres
En référence à la figure 7, on décrit maintenant plus en détail les deuxièmes cadres 15.
Les deuxièmes cadres 15 peuvent être au moins partiellement réalisés en aluminium.
Lorsque les deuxièmes cadres 15 reçoivent des turbulateurs 11 (voir figure 3b) de l'écoulement du deuxième fluide, les deuxièmes cadres 15 sont dits cadres- turbulateurs ou cadres porte-turbulateurs.
Le deuxième fluide est apte à circuler en au moins deux passes dite circulation en « U » dans chaque deuxième cadre 15 comme cela sera décrit par la suite.
De façon similaire aux premiers cadres 13, les deuxièmes cadres 15 présentent : deux bords opposés 15A, 15B s'étendant de façon perpendiculaire à la direction des premiers canaux de circulation 7 du premier fluide, autrement dit ici perpendiculairement à la direction longitudinale des tubes d'échange thermique 5 ou 51 et 53, et
deux autres bords opposés 15C, 15D s'étendant parallèlement à la direction des premiers canaux de circulation 7 du premier fluide, autrement dit ici parallèlement à la direction longitudinale des tubes d'échange thermique 5.
On peut aussi définir les deuxièmes cadres 15 par rapport à la direction générale d'écoulement du premier fluide, à savoir que les deuxièmes cadres 15 présentent :
deux bords opposés 15A, 15B s'étendant perpendiculairement à la direction générale d'écoulement du premier fluide, et
deux autres bords opposés 15C, 15D s'étendant parallèlement à la direction générale d'écoulement du premier fluide.
En outre, selon les modes de réalisation décrits, on peut encore définir les deuxièmes cadres 15 par rapport à la direction générale d'écoulement du deuxième fluide, à savoir que les deuxièmes cadres 15 présentent :
deux bords opposés 15A, 15B s'étendant perpendiculairement à la direction générale d'écoulement du deuxième fluide, et
deux autres bords opposés 15C, 15D s'étendant parallèlement à la direction générale d'écoulement du deuxième fluide.
La direction générale d'écoulement du deuxième fluide s'entend de la direction des branches du « U » définissant une circulation en deux passes du deuxième fluide.
Dans les exemples illustrés, les deuxièmes cadres 15 sont de forme générale similaire aux premiers cadres 13, ici sensiblement rectangulaire.
Les deuxièmes cadres 15 présentent deux bords longitudinaux 15C, 15D, formant des grands côtés, s'étendant de façon sensiblement parallèle aux bords longitudinaux 13C, 13D des premiers cadres 13 et à la direction générale d'écoulement du deuxième fluide, et deux bords latéraux 15A, 15B, formant des petits côtés, s 'étendant dans le sens de la largeur, de façon sensiblement perpendiculaire à la direction d'écoulement du deuxième fluide de façon parallèle aux bords latéraux 13 A,
13B des premiers cadres 13.
Selon les modes de réalisation décrits, les deuxièmes cadres 15 s'étendent sur une même longueur et sur une même largeur que les premiers cadres 13.
En particulier, les contours extérieurs des premiers cadres 13 et deuxièmes cadres 15 sont pratiquement identiques de sorte que l'empilement en alternance des premiers cadres 13 et deuxièmes cadres 15 forme un bloc.
Plus particulièrement, chaque deuxième cadre 15 définit une largeur interne et une longueur interne L. On entend par « largeur interne », la largeur définie entre les parois internes des bords longitudinaux opposés.
De même, on entend par « longueur interne », la longueur définie entre les parois internes des bords latéraux opposés.
En outre, les bords latéraux 15 A, 15B des deuxièmes cadres 15 peuvent être légèrement plus grands que les bords latéraux 13 A, 13B des premiers cadres 13, de sorte que les extrémités des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 reçus dans les premiers cadres 13 empilés avec les deuxièmes cadres 15, reposent sur la bordure périphérique des bords latéraux 15 A, 15B des deuxièmes cadres 15.
Les deuxièmes cadres 15 définissent donc une longueur interne L inférieure à la longueur interne définie par l'espace intérieur des premiers cadres 13.
Les deuxièmes cadres 15 présentent une épaisseur qui est de l'ordre de quelques millimètres, par exemple de l'ordre de 0.5mm à 4mm, de préférence de l'ordre de 2mm.
L'épaisseur est ici considérée dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3, on peut parler également de la hauteur des deuxièmes cadres 15.
De façon similaire aux premiers cadres 13, les deuxièmes cadres 15 peuvent être réalisés par découpe en emboutissage.
Selon le mode de réalisation illustré les deuxièmes cadres 15 comprennent chacun une barrette 150 agencée à l'intérieur du deuxième cadre 15 respectif de manière à séparer deux passes de circulation pour le deuxième fluide. Il s'agit donc d'une barrette interne 150.
Dans l'exemple illustré, la barrette 150 permet de conformer le deuxième canal de circulation 9 sensiblement en « U ».
Bien entendu, on pourrait prévoir une circulation du deuxième fluide en plus de deux passes dans un deuxième cadre 15 et à cet effet plus d'une barrette 150 à l'intérieur du deuxième cadre 15 qui seraient, à titre d'exemple non limitatif, agencées de manière décalée et opposée l'une par rapport à l'autre.
La barrette 150 s'étend longitudinalement à l'intérieur d'un deuxième cadre 15. La barrette 150 s'étend donc dans cet exemple de façon sensiblement parallèle aux bords longitudinaux 15C, 15D du deuxième cadre 15.
Pour ce faire, la barrette 150 ne s'étend pas sur toute la longueur interne L du deuxième cadre 15. Autrement dit, la barrette 150 s'étend depuis un bord latéral 15A d'un deuxième cadre 15 en direction du bord latéral opposé 15B mais sans atteindre ce bord latéral opposé 15B.
La barrette 150 est donc solidaire d'un bord latéral 15A d'un deuxième cadre 15 et fait saillie avec son extrémité libre vers l'espace interne du deuxième cadre 15 en direction du bord latéral opposé 15B, en laissant un espace. La barrette interne 150 s'étend donc longitudinalement depuis un bord latéral 15A d'un deuxième cadre 15 sur une longueur l inférieure à la longueur interne L du deuxième cadre 15. Avantageusement, la barrette interne 150 s'étend sur une longueur l au moins égale à la moitié de la longueur interne L d'un deuxième cadre 15.
Selon un exemple de réalisation, chaque deuxième cadre 15 peut présenter une longueur interne L comprise dans une plage de l'ordre de 30mm à 500mm.
La barrette interne 150 ne s'étend pas non plus sur toute la largeur interne du deuxième cadre 15. Plus précisément, la barrette interne 150 présente une largeur W plus petite que la largeur interne du deuxième cadre 15. La largeur W de la barrette interne 150 peut être supérieure ou égale, de préférence strictement supérieure, à l'épaisseur du deuxième cadre 15.
On définit ainsi de chaque côté de la barrette 150, l'entrée et la sortie du trajet d' écoulement pour le deuxième fluide. La barrette 150 peut aussi être qualifiée de languette. En outre, la barrette 150 est sensiblement de même épaisseur que le deuxième cadre 15.
L'agencement de la barrette 150 pour la séparation entre les passes du deuxième fluide peut être fonction de la séparation entre la zone de condensation et la zone de sous-refroidissement.
Avantageusement, la barrette 150 est agencée de sorte que la première passe du deuxième fluide soit dans la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique 3, et que la deuxième passe du deuxième fluide soit dans la zone de condensation du faisceau d'échange thermique 3.
La barrette 150 est par exemple agencée de façon sensiblement centrale. Plus précisément, la barrette 150 est agencée sensiblement au centre d'un deuxième cadre 15 dans le sens de la largeur du deuxième cadre 15. De la sorte, la barrette 150 divise le deuxième cadre 15 en deux parties de même taille.
Cette disposition est notamment complémentaire d'une configuration dans laquelle les deux groupes de canaux 71 de circulation pour la condensation d'une part et pour le sous-refroidissement 73 d'autre part d'un même tube d'échange thermique 5 définissent une même section de passage et sont séparés sensiblement au niveau du milieu du tube d'échange thermique 5.
En alternative, cette disposition est complémentaire d'une configuration dans laquelle les deux tubes d'échange thermique 51 et 53 reçus dans un même premier cadre 13 sont de même taille.
Bien entendu, on peut déplacer la barrette interne 150 par exemple vers la droite en référence à la disposition montrée sur la figure 7, lorsque le tube d'échange thermique 5, selon le premier mode de réalisation en référence à la figure 4, comporte plus de canaux 71 de circulation pour la condensation que de canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement ou en alternative lorsque le premier tube d'échange thermique 51 est plus large que le deuxième tube d'échange thermique 53 adjacent selon le deuxième mode de réalisation décrit en référence aux figures 1 à 3b.
De manière générale, les dimensions de chaque passe du deuxième fluide sont avantageusement variables dans le sens de la largeur du faisceau d'échange thermique 3 en fonction de la conformation des deux zones de condensation et de sous- refroidissement.
De plus, dans le cas où les deuxièmes cadres 15 comprenant une telle barrette interne 150 sont empilés avec des premiers cadres 13 selon le premier mode de réalisation en référence à la figure 5 recevant chacun un seul tube d'échange thermique 5, la base de la barrette 150 de chaque deuxième cadre 15 est en regard des portions de séparation 136, par exemple sous forme de languettes 136, prévues sur les bords latéraux 13A des premiers cadres 13 de part et d'autre de ce deuxième cadre 15.
En alternative, dans le cas où les deuxièmes cadres 15 comprenant une telle barrette interne 150 sont empilés avec des premiers cadres 13 selon le deuxième mode de réalisation en référence à la figure 6 recevant chacun deux tubes d'échange thermique 51 et 53, les barrettes internes 150 des deuxièmes cadres 15 se trouvent en regard des cloisons de séparation 135 des premiers cadres 13 de part et d'autre des deuxièmes cadres 15. La barrette 150 peut être plus large que les cloisons de séparation 135 en regard.
En outre, de façon complémentaire aux premiers cadres de réception 13, les deuxièmes cadres 15, présentent des guides 151a, 151b pour le passage du premier fluide permettant son écoulement dans l'empilement des différents cadres 13, 15, 16.
Plus précisément, chaque deuxième cadre 15 présente des guides 151a pour le passage du premier fluide à condenser, agencés dans l'alignement des moyens de mise en communication 131a des premiers cadres 13, de manière à permettre l'écoulement du premier fluide dans la zone de condensation.
Chaque deuxième cadre 15 comporte de plus des guides 151b pour le passage du premier fluide condensé, agencés dans l'alignement des moyens de mise en communication 131b des premiers cadres 13, de manière à permettre l'écoulement du premier fluide condensé dans la zone de sous-refroidissement.
Les guides 151a, 151b sont ici réalisés sous forme d'orifices traversants 151a, 151b agencés dans l'alignement des évidements 131a, 131b de mise en communication fluidique des premiers cadres 13.
Les orifices traversants 151a, 151b sont donc agencés sur au moins un bord latéral, de préférence sur les deux bords latéraux 15 A, 15B d'un deuxième cadre 15 dans le sens de la largeur.
Le nombre d'orifices traversants 151a pour le passage du premier fluide à condenser est adapté en fonction du nombre d'évidements 131a et donc en fonction du nombre de canaux 71 de circulation pour la condensation des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
Le nombre d'orifices traversants 151b pour le passage du premier fluide condensé est adapté en fonction du nombre d'évidements 131b et donc en fonction du nombre de canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
La distribution du premier fluide dans les tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53 peut se faire aisément grâce aux évidements 131a, 131b prévus sur les extrémités des premiers cadres 13 et aux orifices traversants 151a, 151b complémentaires prévus sur les extrémités des deuxièmes cadres 15 et en communication fluidique avec la boîte collectrice 19.
En outre, chaque deuxième cadre 15 peut présenter une portion 154 dépourvue de guides 151a, 151b pour le passage du premier fluide, qui est agencée entre les guides 151a pour le passage du premier fluide à condenser et les guides 151b pour le passage du premier fluide condensé.
En outre, les deuxièmes cadres 15 présentent respectivement des moyens de mise en communication fluidique 152 des deuxièmes canaux de circulation 9 entre eux d'une part et avec les tubulures 21 pour le deuxième fluide d'autre part.
Selon l'exemple illustré, les deuxièmes cadres 15 présentent respectivement un nombre prédéfini d'ouvertures traversantes 152 de mise en communication fluidique.
Ces ouvertures traversantes 152 sont ici agencées sur les bords longitudinaux des deuxièmes cadres 15 et sont alignées les unes par rapport aux autres dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3. Les ouvertures traversantes 152 débouchent respectivement sur l'intérieur d'un deuxième cadre 15.
Les ouvertures traversantes 152 permettent de définir une entrée de fluide 152 vers l'espace intérieur du deuxième cadre 15 sur un bord longitudinal, et une sortie de fluide 152 hors du deuxième cadre 15 sur le bord longitudinal opposé, comme cela est schématisé par les flèches F2 sur la figure 7.
Le deuxième fluide circule d'abord dans la zone de sous-refroidissement avant de circuler dans la zone de condensation, c'est-à-dire que le deuxième fluide fait une première passe entre les canaux 73 pour le sous-refroidissement puis une deuxième passe entre les canaux 71 pour la condensation.
Plus précisément, selon l'exemple illustré, les deuxièmes cadres 15 présentent des anses 153 qui permettent de délimiter les ouvertures traversantes 152.
Les anses 153 des deuxièmes cadres 15 sont réalisées de façon similaire aux anses 134 des premiers cadres 13 et sont alignées avec ces anses 134 qui permettent le passage du deuxième fluide à travers le faisceau d'échange thermique 3.
À titre illustratif, sur les figures on a représenté un exemple de réalisation des anses 153. Bien entendu, toute autre forme des anses 153 peut être envisagée.
Parmi les deux anses 153 des deuxièmes cadres 15, l'ouverture délimitée par une première anse est agencée en communication fluidique avec une première tubulure 21 et l'ouverture délimitée par une deuxième anse est agencée en communication fluidique avec une deuxième tubulure 21.
Les oreilles ou anses 134 et 153 complémentaires prévues sur les côtés des premiers et deuxièmes cadres 13, 15 permettent de définir avec les tubulures 21 d'entrée et de sortie du deuxième fluide, deux conduits de distribution du deuxième fluide sur chaque côté du faisceau d'échange thermique 3, de sorte que le deuxième fluide peut facilement s'écouler dans le faisceau d'échange thermique 3.
Cadre de raccord fluidique
Dans l'empilement de cadres 13, 15, 16 (voir figures 3a à 4, 8, 9), au moins un cadre spécifique 16 se distingue des autres en ce qu'il est conformé pour permettre un raccord fluidique entre le réservoir 22 et le faisceau d'échange thermique 3. Ce cadre spécifique 16 est également désigné par « cadre de raccord fluidique » ou encore « cadre spécifique de raccord fluidique ».
Plus précisément, comme on le voit mieux sur les figures 1, 8 et 9, le cadre de raccord fluidique 16 met en communication fluidique le réservoir 22 :
d'une part avec les canaux 71 de circulation pour la condensation et
d'autre part et de façon distincte avec les canaux 73 de circulation pour le sous- refroidissement.
De la sorte, le premier fluide ayant parcouru les canaux 71 de circulation pour la condensation circule vers le réservoir 22, comme illustré par les flèches Fl sur les figures 1 à 2b, et le fluide condensé après séparation de phase en sortie du réservoir 22 circule vers les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement, comme illustré par les flèches Fl' sur les figures 1 à 2b.
Afin de limiter les pertes de charge, on prévoit avantageusement deux cadres spécifiques 16 pour permettre le raccord fluidique avec le réservoir 22, comme illustré sur la figure 3b. Dans ce cas, comme cela est mieux visible sur la figure 9, la communication fluidique se fait par deux niveaux, chaque niveau étant formé par un cadre spécifique 16.
Selon les modes de réalisation décrits, le ou les cadres de raccord fluidique 16 est/sont placé(s) en vis à vis de la bride de fixation 24 de manière à mettre en communication fluidique le réservoir 22 et les canaux 71 de circulation pour la condensation d'une part, et les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement d'autre part et de façon distincte, par l'intermédiaire de cette bride de fixation 24.
En outre, le ou chaque cadre de raccord fluidique 16 est empilé avec deux premiers cadres 13.
Par ailleurs, de façon similaire aux premiers cadres 13 et deuxièmes cadres 15, les cadres spécifiques 16 présentent par exemple une forme générale sensiblement rectangulaire avec deux bords latéraux opposés formant des petits côtés dans le sens de la largeur, seul un bord latéral 16A est visible sur les figures, et deux bords longitudinaux opposés 16C, 16D formant les grands côtés dans le sens de la longueur. Les contours extérieurs du ou des cadres de raccord fluidique 16 sont prévus pour permettre l'empilement avec les premiers cadres 13 et deuxièmes cadres 15 de manière à former un bloc.
De façon similaire aux deuxièmes cadres 15, le(s) cadre(s) de raccord fluidique
16 présente(nt) une épaisseur de l'ordre de quelques millimètres, par exemple de l'ordre de 0.5mm à 4mm, de préférence de l'ordre de 2mm. L'épaisseur est ici considérée dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3, on peut parler également de la hauteur du ou des cadres de raccord fluidique 16.
De plus, de façon similaire aux deuxièmes cadres 15, l'extrémité du tube d'échange thermique 5 ou en alternative les extrémités des tubes d'échange thermique 51 et 53 d'un étage du faisceau d'échange thermique 3 au-dessus du cadre de raccord fluide 16, repose(nt) partiellement sur les bords latéraux 16A de ce cadre de raccord fluidique 16.
L'un des bords latéraux, ici le bord latéral 16A, sur lequel reposent la ou les extrémités de tube(s) d'échange thermique 5 ; 51, 53, est agencé en vis-à-vis de la bride de fixation 24.
En outre, le ou chaque cadre de raccord fluidique 16 présente une pluralité d'encoches 161a, 161b sur ce bord latéral 16A, débouchant vers l'extérieur du cadre de raccord fluide 16, et donc vers l'extérieur du faisceau d'échange thermique 3.
Ces encoches 161a, 161b permettent de mettre en communication fluidique le réservoir 22 et les premiers canaux de circulation 7 pour le premier fluide dans le faisceau d'échange thermique 3, à savoir les canaux 71 de circulation pour la condensation d'une part et les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement d'autre part.
Selon l'exemple illustré, cette mise en communication fluidique est assurée par l'intermédiaire de la bride de fixation 24 détaillée par la suite, et à cet effet les encoches 161a, 161b débouchent dans la bride de fixation 24 agencée en vis-à-vis du cadre de raccord fluidique 16. Plus précisément, un premier groupe d'encoches 161a est destiné à être mis en communication fluidique avec l'entrée du réservoir 22 tandis qu'un deuxième groupe d'encoches 161b est destiné à être mis en communication fluidique 161b avec la sortie du réservoir 22.
Les encoches 161a du premier groupe du cadre de raccord fluidique 16 forment des moyens de mise en communication fluidique entre les canaux 71 de circulation pour la condensation et l'entrée du réservoir 22. Le nombre d'encoches 161a du premier groupe est adapté en fonction du nombre de canaux 71 de circulation pour la condensation des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
Les encoches 161b du deuxième groupe du cadre de raccord fluidique 16 forment des moyens de mise en communication fluidique entre les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement et la sortie du réservoir 22. Le nombre d'encoches 161b du deuxième groupe est adapté en fonction du nombre de canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement des tubes d'échange thermique 5 ; 51, 53.
De plus, dans cet exemple le ou chaque cadre de raccord fluidique 16 comprend sur ce bord latéral 16A une pluralité de dents 162a, respectivement 162b séparées par des encoches 161a, respectivement 161b.
Autrement dit, le bord latéral 16A est conformé avec une alternance de dents 162a, 162b et d'encoches 161a, 161b. Les dents 162a, 162b s'étendent longitudinalement depuis le bord latéral 16A vers l'extérieur du cadre de raccord fluide 16, et donc vers l'extérieur du faisceau d'échange thermique 3, ici vers la bride de fixation 24.
Le bord latéral 16A présente donc une forme générale sensiblement en peigne avec le dos du peigne faisant face à l'intérieur du cadre de raccord fluidique 16.
Bien entendu, le bord latéral opposé (non visible sur les figures) du cadre de raccord fluidique 16 peut être conformé de façon similaire à ce bord latéral 16A.
On peut ainsi considérer que les cadres de raccord fluidique 16, sont de forme générale similaire aux deuxièmes cadres 15 à l'intérieur du faisceau d'échange thermique, mais dont au moins un bord sur lequel repose la ou les extrémités de tube(s) d'échange thermique 5 ou 51 et 53, ici au moins un bord latéral 16A dans le sens de la largeur, a été ouvert au niveau des orifices permettant le passage du premier fluide, de manière à former les encoches 161a, 161b et permettre ainsi au premier fluide condensé ayant circulé dans les canaux 71 de circulation pour la condensation de circuler vers l'entrée du réservoir 22, ici via la bride de fixation 24, et de permettre au premier fluide en sortie du réservoir 22 de circuler vers les canaux 73 de circulation pour le sous- refroidissement.
Dans l'empilement de cadres 13, 15, 16, les encoches 161a, respectivement 161b, sont alignées avec les évidements 131a, respectivement 131b, des premiers cadres 13, et avec les orifices traversantes 151a, respectivement 151b, des deuxièmes cadres 15. De même, les dents 162a, respectivement 162b, sont alignées avec les pieds d'arche 133 des premiers cadres 13, lorsque les différents cadres 13, 15, 16 sont empilés.
La longueur des dents 162a, 162b des cadres de raccord fluidique 16 peut être plus grande que la longueur des arches des premiers cadres 13. Par ailleurs, le bord latéral 16A présente une partie pleine 163 qui sépare le premier groupe d'encoches 161a et de dents 162a associées séparées par ces encoches 161a, du deuxième groupe d'encoches 161b et de dents 162b associées séparées par ces encoches 161b. Autrement dit, le cadre de raccord fluidique 16 est conformé de part et d'autre de cette partie pleine 163, de manière à mettre en communication fluidique le réservoir 22 avec les canaux 71 de circulation pour la condensation d'un côté de la partie pleine 163, et de manière à mettre en communication fluidique le réservoir 22 avec les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement de l'autre côté de la partie pleine 163.
La partie pleine 163 est donc agencée au niveau de la séparation entre la zone de condensation et la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique 3.
On entend ici par « partie pleine », une partie ou portion qui est dépourvue de moyens de mise en communication fluidique, dans cet exemple la partie pleine 163 est dépourvue d'encoches 161a, 161b mais aussi de tout autre moyen qui permettrait au premier fluide de passe ou de s'écouler.
Dans l'empilement des différents cadres 13, 15, 16, la partie pleine 163 du ou des cadres de raccord fhiidique 16 se trouve agencée dans l'alignement des portions de séparation 136 ou des cloisons de séparation 135 des premiers cadres 13.
La partie pleine 163 se trouve également dans l'alignement des portions 154 dépourvues de guides 151a, 151b pour le passage du premier fluide, des deuxièmes cadres 15, lorsqu'elles sont prévues (voir figure 3b).
Par ailleurs, cette partie pleine 163 s'étend dans le sens de la largeur du cadre de raccord fhiidique 16 sur une distance 1163 (voir figure 10).
Cette distance 1163 doit être dimensionnée au plus juste, il ne faut pas qu'elle soit trop grande car elle risquerait d'entraver le flux du premier fluide, ce qui peut générer des perturbations.
Cette distance 1163 est avantageusement au moins égale à la largeur des portions de séparation 136 ou à la largeur des cloisons de séparation 135 des premiers cadres 13. De plus, cette distance 1163 est inférieure ou égale à la distance, dans le sens de la largeur, sur laquelle s'étend la portion 154 (voir figures 3b et 7) dépourvue de guides 151a, 151b pour le passage du premier fluide prévu sur les deuxièmes cadres 15.
Enfin, dans l'exemple illustré sur les figures 3a à 4 et 8 à 10, cette partie pleine 163 est représentée sensiblement au centre du bord latéral 16A du cadre de raccord fhiidique 16.
De façon similaire aux portions de séparation 136 ou cloisons de séparation 135 des premiers cadres 13 et aux barrettes internes 150 des deuxièmes cadres 15, l'agencement de la partie pleine 163 est adapté en fonction du dimensionnement de la zone de condensation et de la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique.
En se référant aux figures 8 et 10, l'ensemble formé par le premier groupe d'encoches 161a et les dents 162a associées, la partie pleine 163, et le deuxième groupe d'encoches 161b et les dents 162b associées, s'étend en regard de toute la largeur de l'extrémité d'un tube d'échange thermique 5 ou des extrémités des deux tubes d'échange thermique 51 et 53 qui repose(nt) sur le bord latéral 16A du cadre de raccord fhiidique 16. Par ailleurs, de façon similaire aux deuxièmes cadres 15, le(s) cadre(s) de raccord fluidique 16 (mieux visible sur la figure 10) présente(nt) des moyens de mise en communication fluidique 165 agencés sur les bords longitudinaux 16C, 16D du ou des cadres de raccord fluide 16, qui sont similaires aux moyens de mise en communication fluidique 152 des deuxièmes cadres 15 et ne sont pas décrits plus en détail par la suite. Ces moyens de mises en communication fluidique 165 peuvent être délimités par des anses ou oreilles 166 similaires aux anses 153 des deuxièmes cadres 15 et ne sont donc pas non plus décrites plus en détail.
Enfin, le(s) cadre(s) de raccord fluidique 16 présente(nt) une barrette interne 167 similaire à la barrette interne 150 des deuxièmes cadres 15 et n'est donc pas décrite de nouveau ici.
Cette barrette interne 167 est agencée dans le prolongement de la partie pleine 163 en s'étendant vers l'intérieur du cadre de raccord fluidique 16, plus précisément depuis sensiblement le milieu de la partie pleine 163.
De façon similaire aux premiers cadres 13 et aux deuxièmes cadres 15, le ou les cadres de raccord fluidique 16 peuvent être réalisés par découpe en emboutissage.
Réservoir ou bouteille
En référence aux figures 1, 2a, 3 a et 4, on décrit maintenant le réservoir 22 apte à recevoir le fluide en provenance de l'échangeur thermique 1 et permettant une séparation de phases de ce fluide condensé.
Un tel réservoir 22 est également appelé bouteille, ou bouteille de séparation de phases ou encore bouteille de condenseur lorsque l'échangeur thermique 1 associé est un condenseur. On parle aussi de « receiver drier » en anglais.
Les figures 1, 2a, 3a et 4 illustrent de façon partielle un échangeur thermique 1 comprenant un tel réservoir 22.
Dans cet exemple, le réservoir 22 est assemblé et fixé au faisceau d'échange thermique 3. Le réservoir 22 tel que représenté forme donc un système unitaire avec l'échangeur thermique 1, avantageux en termes d'encombrement. La fixation du réservoir 22 au faisceau d'échange thermique 3 peut se faire par tout moyen approprié, par exemple par vissage, soudage.
Selon les modes de réalisation illustrés, le réservoir 22 est fixé au faisceau d'échange thermique 3 via une bride de fixation 24 détaillée par la suite, par exemple par vissage. Des moyens de fixation complémentaires 220, 240, sont à cet effet portés d'une part par le réservoir 22 et d'autre part par la bride de fixation 24.
Dans l'exemple illustré, le réservoir 22 présente un orifice 220 pour la fixation par vissage. Le réservoir 22 peut notamment être fixé à la bride de fixation 24 après brasage de l'échangeur thermique 1.
Selon une première variante de réalisation illustrée sur les figures 1, 2a, 3a et 4, le réservoir 22 peut être assemblé et fixé sur un flanc latéral du faisceau d'échange thermique 3, à savoir sur un des petits côtés du faisceau d'échange thermique 3 de forme générale sensiblement parallélépipédique. Le réservoir 22 est dans ce cas agencé en s'étendant sensiblement verticalement à l'état monté dans le véhicule automobile.
Le réservoir 22 est par exemple de forme sensiblement tubulaire et est agencé en s'étendant longitudinalement dans le sens de la hauteur du faisceau d'échange thermique 3, autrement dit dans la direction d'empilement des différents éléments, notamment cadres 13, 15, 16, du faisceau d'échange thermique 3. Ceci correspond à une position sensiblement verticale à l'état monté dans le véhicule automobile.
Selon une deuxième variante de réalisation, le réservoir 22 peut être porté par une plaque de fermeture 17 ou 18 du faisceau d'échange thermique 3. Dans ce cas, le réservoir 22 est porté par un des grands côtés du faisceau d'échange thermique 3 de forme générale sensiblement parallélépipédique.
Le réservoir 22 s'étend alors sensiblement longitudinalement dans le sens de la longueur du faisceau d'échange thermique 3, ce qui correspond à une position sensiblement horizontale à l'état monté dans le véhicule automobile. Selon l'une ou l'autre de ces variantes, le réservoir 22 est agencé de manière à recevoir en entrée un mélange de gaz et liquide du premier fluide provenant de l'échangeur thermique 1 apte à agir en tant que condenseur.
Plus précisément, le réservoir 22 est agencé de manière à recevoir en entrée le premier fluide ayant circulé dans la zone de condensation de l'échangeur thermique 1, c'est-à-dire dans les canaux 71 de circulation pour la condensation dans les tubes d'échange thermique 5 ou 51.
Pour ce faire, le réservoir 22 délimite un espace intérieur apte à recevoir le premier fluide. Le réservoir 22 comporte au moins un orifice 221, 223 en communication fluidique avec le faisceau d'échange thermique 3, ici deux orifices 221 et 223.
Un premier orifice 221 permet l'admission du premier fluide condensé provenant de la zone de condensation de l'échangeur thermique 1 dans le réservoir 22. Un deuxième orifice 223 permet l'évacuation du premier fluide sous forme liquide en sortie du réservoir 22 vers la zone de sous-refroidissement de l'échangeur thermique 1, de sorte que le premier fluide liquide subit un passage supplémentaire, dit de sous- refroidissement, dans le faisceau d'échange thermique 3 de l'échangeur thermique 1.
Les deux orifices 221, 223 sont dans l'exemple illustré agencés sur le même bord d'extrémité du réservoir 22. L'écartement entre les orifices 221, 223 du réservoir est inférieur ou égal à la distance 1163 sur laquelle s'étend la partie pleine 163 du cadre spécifique 16.
Le réservoir 22 comprend également avantageusement un filtre (non représenté) apte à capter les particules solides de dimensions supérieures à une valeur seuil prédéterminée qui circulent dans le fluide réfrigérant. Le filtre, non représenté, est alors agencé dans l'espace intérieur du réservoir 22.
Ainsi en utilisation, lorsque l'échangeur thermique 1 agit en tant que condenseur, le premier fluide, tel qu'un fluide réfrigérant, entre par exemple sous forme de gaz haute pression et circule dans les canaux 71 de circulation pour la condensation du faisceau d'échange thermique 3.
Pendant ce parcours, le fluide réfrigérant échange thermiquement avec le deuxième fluide. Le fluide réfrigérant est ainsi refroidi avec un changement de phase. Le fluide réfrigérant condensé circule ensuite dans le réservoir 22 pour une séparation des phases gazeuse et liquide.
Le fluide réfrigérant peut éventuellement passer au travers d'un dessiccateur et/ou d'un filtre dans le réservoir 22. En sortie du réservoir 22, le fluide réfrigérant est uniquement sous phase liquide et peut re-circuler à travers la zone de sous- refroidissement du faisceau d'échange thermique 3 définie par les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement. Bride de fixation
En référence aux figures 1 à 4, 9 et 10, on décrit plus en détail la bride de fixation 24 interposée selon les modes de réalisation décrits entre le faisceau d'échange thermique 3 et le réservoir 22.
La bride de fixation 24 est en communication fluidique avec le réservoir 22 et avec les premiers canaux de circulation 7 grâce au(x) cadre(s) de raccord fluidique 16.
La bride de fixation 24 peut être assemblée au faisceau d'échange thermique 3 lors du brasage de l'échangeur thermique 1.
Comme dit précédemment, l'assemblage entre la bride de fixation 24 et le réservoir 22 peut se faire après le brasage, par exemple par vissage. La bride de fixation 24 comprend à cet effet un moyen de fixation 240 complémentaire du moyen de fixation 220 du réservoir par exemple pour une fixation par vissage.
Selon l'agencement du réservoir 22 sur un flanc latéral du faisceau d'échange thermique comme illustré sur la figure 2a, ou sur une plaque de fermeture, par exemple en haut du faisceau d'échange thermique 3, le positionnement de la bride de fixation 24 est adapté comme illustré sur les figures 2a et 2b. Sur la figure 2a, la bride de fixation 24 s'étend suivant l'axe longitudinal du faisceau d'échange thermique 3, correspondant à un agencement du réservoir 22 sur un flanc latéral du faisceau d'échange thermique 3, tandis que sur la figure 2b, la bride de fixation 24 s'étend suivant la hauteur du faisceau d'échange thermique 3 ou autrement dit la direction d'empilement des différents éléments du faisceau d'échange thermique 3, correspondant à un agencement du réservoir 22 sur une plaque de fermeture du faisceau d'échange thermique 3.
En outre, dans l'exemple illustré, la bride de fixation 24 comprend :
- un canal d'introduction 241 du premier fluide condensé en provenance des canaux 71 de circulation pour la condensation, comme illustré par les flèches Fl sur les figures 1 à 2b, ce canal d'introduction 241 est agencé en communication fluidique avec l'orifice d'entrée 221 du réservoir 22 (figure 1), et
un canal d'évacuation 243 du premier fluide après séparation de phase en direction des canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement, comme illustré par les flèches Fl' sur les figures 1 à 2b, ce canal d'évacuation 243 est agencé en communication fluidique avec un orifice de sortie 223 du réservoir 22 (figure 1).
Dans cet exemple, les canaux d'introduction 241 et d'évacuation 243 s'étendent parallèlement entre eux.
Les canaux d'introduction 241 et d'évacuation 243 sont réalisés dans le plan formé par la bride de fixation 24. Comme on peut le voir sur la figure 3b, les canaux d'introduction 241 et d'évacuation 243 peuvent déboucher respectivement dans d'autres canaux de connexion 242, 244 destinés à être connectés respectivement aux orifices d'entrée 221 et de sortie 223 du réservoir 22.
Ces canaux de connexion 242, 244 au réservoir 22 sont réalisés dans l'exemple particulier illustré sensiblement perpendiculairement au plan de la bride de fixation 24 en s'étendant vers le réservoir 22 lorsque ce dernier est assemblé à l'échangeur thermique 1.
Les diamètres des canaux d'introduction 241 et d'évacuation 243 et des canaux de connexion 242, 244 sont choisis supérieurs ou égaux aux diamètres des orifices d'entrée 221 et de sortie 223 du réservoir 22 afin de ne pas créer de perte de charge supplémentaire.
L'écartement entre les canaux 241 et 243 de la bride de fixation 24 est fonction de l'écartement des orifices 221 et 223 du réservoir 22.
Le dimensionnement de la distance 1163 est également avantageusement choisi en fonction de l'écartement entre les canaux 241 et 243 de la bride de fixation 24.
En outre, la bride de fixation 24 comporte encore, selon le mode de réalisation décrit, des gorges ou cuvettes 245, 247 mieux visibles sur les figures 3a, 4, 8 et 9, dont une gorge 245 permet d'amener le premier fluide condensé dans le réservoir 22 via le canal d'introduction 241 et une autre gorge 247 permet d'amener le premier fluide après séparation de phase en sortie du réservoir 22 via le canal d'évacuation 243 vers la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique 3.
Les gorges 245 et 247 présentent par exemple un diamètre identique aux canaux d'introduction 241 et d'évacuation 243 de la bride de fixation 24.
Ainsi, la bride de fixation 24 est agencée de sorte que les encoches 161a du cadre de raccord fluidique 16 en communication fluidique avec les canaux 71 de circulation pour la condensation du premier fluide débouchent dans la gorge 245 dans laquelle débouche le canal d'introduction 241 de la bride de fixation 24.
La bride de fixation 24 est également agencée de sorte que les encoches 161b du cadre de raccord fluidique 16 en communication fluidique avec les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé 161b débouchent dans la gorge 247 dans laquelle débouche le canal d'évacuation 243 de la bride de fixation 24.
Ainsi le premier fluide après condensation ayant circulé dans les canaux 71 de circulation pour la condensation débouche dans la gorge 245, circule dans le canal d'introduction 241 de la bride de fixation, puis entre dans le réservoir 22.
Et, le premier fluide après séparation de phase sort du réservoir 22 et circule dans le canal d'évacuation 243 de la bride de fixation 24 pour être distribué dans les canaux 73 de circulation pour le sous-refroidissement via la gorge 247.
Ainsi, l'échangeur thermique 1 tel que décrit précédemment comprend un faisceau d'échange thermique 3 qui présente à la fois une zone de condensation et une zone de sous-refroidissement sans communication directe entre les deux, qui sont définies de façon simple par les tubes d'échange thermique 51, 53 adjacents deux à deux dans un même premier cadre 13 ou en alternative par un seul et même tube d' échange thermique 5 reçu dans un premier cadre 13.
Ce sont les premiers cadres 13 recevant les monotubes 5 ou plusieurs tubes 51, 53 d'échange thermique qui permettent de garantir la non communication fluidique entre les deux zones de condensation et de sous-refroidissement.
Enfin, la conformation particulière du ou des cadres de raccord fluidique 16 permet de façon simple de relier de manière fluidique le réservoir 22 d'une part à la zone de condensation et d'autre part à la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique, en permettant d'agencer selon différentes positions le réservoir 22 sur l'échangeur thermique 1.
Par ailleurs, un tel échangeur thermique 1 présente une meilleure tenue mécanique par rapport aux solutions de l'art antérieur et une très bonne résistance aux hautes pressions, notamment dues à la circulation d'un fluide réfrigérant tel que du C02, ainsi que des performances d'échange thermique optimisées.

Claims

REVENDICATIONS
Échangeur thermique (1) notamment pour véhicule automobile, pour un échange thermique entre au moins un premier fluide et un deuxième fluide, ledit échangeur (1) étant apte à agir en tant que condenseur et comprenant un faisceau d'échange thermique (3) avec une pluralité de tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) comprenant des canaux de circulation (7) :
- destinés à être parcourus par le premier fluide et
- destinés à être en communication fluidique avec un réservoir de fluide (22) apte à séparer la phase gazeuse et la phase liquide du premier fluide condensé, caractérisé en ce que :
- les tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) comprennent :
• des canaux (71) de circulation pour la condensation du premier fluide définissant une zone de condensation du faisceau d'échange thermique (3), et
• des canaux (73) de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé définissant une zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique (3), en ce que
- l'échangeur thermique (1) comprend un empilement de cadres (13, 15, 16) dont au moins certains cadres (13) dits cadres de réception des tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) sont aptes à recevoir les tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) et sont respectivement conformés de manière à séparer la zone de condensation et la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique (3), et en ce que
- au moins un cadre de raccord fluidique (16) est conformé de manière à mettre en communication fluidique le réservoir (22)
• d'une part avec les canaux (71) de circulation pour la condensation et
• d'autre part et de façon distincte avec les canaux (73) de circulation pour le sous-refroidissement. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel chaque cadre de réception (13) des tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) est configuré pour recevoir à la fois des canaux (71) de circulation pour la condensation et des canaux (73) de circulation pour le sous-refroidissement définis par les tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53), de sorte que la zone de condensation et la zone de sous-refroidissement du faisceau d'échange thermique (3) sont agencées côte à côte et sans communication fluidique directe l'une avec l'autre.
Échangeur thermique (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel :
- les cadres de réception (13) des tubes d'échange thermique (5) sont respectivement aptes à recevoir un seul tube d'échange thermique (5), et dans lequel
- chaque tube d'échange thermique (5) comprend d'une part des canaux (71) de circulation pour la condensation du premier fluide, et d'autre part des canaux (73) de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé.
Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel les cadres de réception (13) des tubes d'échange thermique (5) présentent respectivement en regard de chaque extrémité du tube d'échange thermique (5) qu'il reçoit, au moins une portion de séparation (136) agencée entre les canaux (71) de circulation pour la condensation du premier fluide et les canaux (73) de circulation pour le sous- refroidissement du premier fluide condensé, de manière à empêcher la communication fluidique entre les canaux (71) de circulation pour la condensation et pour le sous-refroidissement (73).
Échangeur thermique (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel :
- le faisceau d'échange thermique (3) comprend :
• au moins une première rangée (A) de premiers tubes d'échange thermique (51) comprenant les canaux (71) de circulation pour la condensation du premier fluide, et • au moins une deuxième rangée (B) de deuxièmes tubes d'échange thermique (53) comprenant les canaux (73) de circulation pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé, et dans lequel
- les cadres de réception (13) des tubes d'échange thermique (51, 53) sont respectivement aptes à recevoir au moins deux tubes d'échange thermique (51, 53) dont un premier tube d'échange thermique (51) de la première rangée (A) et un deuxième tube d'échange thermique (53) de la deuxième rangée (B).
Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel chaque cadre (13) de réception des tubes d'échange thermique (51, 53) comporte au moins une cloison de séparation (135) disposée entre le premier tube d'échange thermique (51) et le deuxième tube d'échange thermique (53), de manière à empêcher la communication fluidique entre les deux tubes d'échange thermique (51, 53) reçus dans un même cadre (13).
Échangeur thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les cadres de réception (13) des tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) présentent une épaisseur au moins égale à l'épaisseur des tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53), dans la direction d'empilement desdits cadres (13, 15, 16).
Échangeur thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
- comprenant au moins une boîte collectrice (19) du premier fluide définissant une entrée (19A) pour le premier fluide dans le faisceau d'échange thermique (3) et une sortie (19B) du premier fluide hors du faisceau d'échange thermique (3), et
- dans lequel les cadres de réception (13) des tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) comprennent respectivement :
• des moyens de mise en communication fluidique (131a) entre l'entrée (19A) pour le premier fluide et les canaux (71) de circulation pour la condensation du premier fluide, et
• des moyens de mise en communication fluidique (131b) entre la sortie (19B) du premier fluide et les canaux (73) de circulation pour le sous- refroidissement du premier fluide condensé.
9. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de mise en communication fluidique (131a, 131b) sont réalisés sous forme d'évidements des premiers cadres (31) dans lesquels les extrémités des tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) débouchent, et agencés en communication fluidique avec la boite collectrice (19) du premier fluide.
10. Échangeur thermique selon l'une des revendications 8 ou 9, dans lequel les cadres de réception (13) des tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) comportent respectivement des bords latéraux (13A, 13B) s 'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction des canaux de circulation (7, 71, 73) pour le premier fluide, et dans lequel au moins un desdits bords latéraux (13A, 13B) présente les moyens de mise en communication fluidique (131a, 131b).
11. Échangeur thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un réservoir (22) de fluide fixé au faisceau d'échange thermique (3).
12. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, comprenant une bride de fixation (24) du réservoir (22) au faisceau d'échange thermique (3), et dans lequel le cadre de raccord fluidique (16) est conformé de manière à mettre en communication fluidique le réservoir (22) et les canaux (71) de circulation pour la condensation d'une part, et les canaux (73) de circulation pour le sous- refroidissement d'autre part, par l'intermédiaire de la bride de fixation (24).
13. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel la bride de fixation (24) comprend :
- un canal d'introduction (241) du premier fluide condensé (Fl) en provenance des canaux (71) de circulation pour la condensation agencé en communication fluidique avec un orifice d'entrée (221) du réservoir (22), et
- un canal d'évacuation (243) du premier fluide après séparation de phase (Fl') en direction des canaux (73) de circulation pour le sous-refroidissement agencé en communication fluidique avec un orifice de sortie (223) du réservoir (22).
14. Échangeur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, le cadre de raccord fluidique (16) est conformé avec un nombre prédéfini de dents (162a, 162b) séparées par des encoches (161a, 161b) permettant de mettre en communication fluidique le réservoir (22) et les canaux (71) de circulation pour la condensation d'une part et les canaux (73) de circulation pour le sous-refroidissement d'autre part. 15. Échangeur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le cadre de raccord fluidique (16) comporte au moins un bord (16A) sur lequel repose au moins une extrémité de tube d'échange thermique (5 ; 51, 53) et présentant une partie pleine (163), ledit bord (16A) est conformé de manière à :
- mettre en communication fluidique le réservoir (22) avec les canaux (71) de circulation pour la condensation d'un côté de la partie pleine (163) et
- mettre en communication fluidique le réservoir (22) avec les canaux (73) de circulation pour le sous-refroidissement de l'autre côté de la partie pleine (163).
16. Échangeur thermique (1) selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication précédente, dans lequel la partie pleine (163) du cadre de raccord fluidique (16) présente une largeur au moins égale à la largeur de la portion de séparation (136) des cadres de réception (13) de tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53) qui sont agencés dans le faisceau d'échange thermique (3) ailleurs qu'en vis-à- vis du réservoir (22) et/ou de la bride de fixation (24).
17. Échangeur thermique (1) selon la revendication 8 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un empilement alterné de : - premiers cadres de réception (13) des tubes d'échange thermique (5 ; 51, 53), et de
- deuxièmes cadres (15) définissant respectivement au moins un deuxième canal de circulation (9) pour le deuxième fluide, les deuxièmes cadres (15) présentant :
• des guides (151a) pour le passage du premier fluide à condenser, agencés dans l'alignement des moyens de mise en communication (131a) des premiers cadres (13), de manière à permettre l'écoulement du premier fluide dans l'empilement des premiers cadres (13) et des deuxièmes cadres (15) pour la condensation du premier fluide, et
• des guides (151b) pour le passage du premier fluide condensé, agencés dans l'alignement des moyens de mise en communication (131b) des premiers cadres (13), de manière à permettre l'écoulement du premier fluide condensé dans l'empilement des premiers cadres (13) et des deuxièmes cadres (15) pour le sous-refroidissement du premier fluide condensé.
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