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EP2333472A1 - Echangeur thermique interne pour circuit de climatisation de véhicule automobile et un tel circuit - Google Patents

Echangeur thermique interne pour circuit de climatisation de véhicule automobile et un tel circuit Download PDF

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Publication number
EP2333472A1
EP2333472A1 EP10194416A EP10194416A EP2333472A1 EP 2333472 A1 EP2333472 A1 EP 2333472A1 EP 10194416 A EP10194416 A EP 10194416A EP 10194416 A EP10194416 A EP 10194416A EP 2333472 A1 EP2333472 A1 EP 2333472A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exchanger
tube
heat exchanger
channel
tubes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP10194416A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2333472B1 (fr
Inventor
Christophe Bernard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hutchinson SA
Original Assignee
Hutchinson SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hutchinson SA filed Critical Hutchinson SA
Priority to PL10194416T priority Critical patent/PL2333472T3/pl
Publication of EP2333472A1 publication Critical patent/EP2333472A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2333472B1 publication Critical patent/EP2333472B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
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    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
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    • F28F2240/00—Spacing means

Definitions

  • the present invention relates to an internal heat exchanger coaxial tubular type for a motor vehicle air conditioning circuit, and such an air conditioning circuit incorporating this exchanger.
  • a heat exchanger is of metal type and is connected to the corresponding pipes of the air conditioning circuit which comprise in particular hoses, via connectors mounted at each end of the exchanger, which may be for example of plate type , consisting of a stack of flat tubes and carrying out the heat exchange both by convection with the air outside the exchanger and by conduction, or of multitube type which in its simplest version is of the coaxial tubular type against the current, then realizing the heat exchange without the aforementioned convection.
  • At least one metal female connector is generally used for the relevant end of the exchanger, which is welded to or brazed on both the inner and outer tubes of the exchanger so as to define passage ducts for the fluid. communicating in a sealed manner with these internal and external channels.
  • Patent documents WO-A1-2007 / 013439 and EP-A1-1 762 806 have such internal heat exchangers which are respectively equipped with two female connectors and a single female connector, in these two cases via three lines of solder or solder at the corresponding end of the exchanger.
  • a major disadvantage of these known coaxial internal exchangers fins is that we must give up making connections on the outer tube to the right of these fins to connect in particular valves or tubes supporting sensors, or while we must before machining the profiles forming the inner and / or outer tubes at the location of the fins they comprise in the exchanger area (usually end) precisely intended to receive these connections, which increases the cost of manufacture exchangers.
  • An object of the present invention is to provide such a coaxial tubular type internal exchanger comprising two low and high pressure portions traversed by a refrigerant, the exchanger defining inside an inner tube at least one radially internal channel. preferably for the low pressure fluid and a radially channel external preferably for the high pressure fluid formed between the inner tube and an outer tube exchanger that can overcome these disadvantages.
  • an exchanger according to the invention is such that spacing means of thermal conductivity lower than that of the inner and outer tubes are mounted movable at least in translation between these two tubes and extend axially on only a part of the length of the external channel, at least one zone of the latter devoid of these means being intended to be connected to a stitch, such as a valve body or a support tube of a sensor, by a connecting orifice formed in the outer tube to the right of this area.
  • these spacing means which provide a spacer function (ie of spacer) between these tubes thus make it possible, because of their thermal conductivity lower than that of the latter, to avoid a thermal coupling. in the form of thermal bridges between these two inner and outer tubes.
  • these spacing means may be made of a metallic material (typically of thermal conductivity lower than that of aluminum in the case of tubes based on this metal) or plastic (eg based on a polyamide) .
  • these spacing means which are intended to generate turbulence for the fluid flowing in the external channel so as to optimize the heat transfer between the high and low pressure fluids, can extend axially. in a continuous or discontinuous manner on said portion of the outer channel ending with at least one connecting end of the outer tube.
  • these spacing means are formed by a plurality of longitudinal ribs circumferentially connected between their respective bases by a substantially cylindrical wall adapted to fit the inner tube, so that the total radial height of this wall and each rib is substantially equal to that of the outer channel.
  • these spacing means are formed by at least one spiral rib adapted to fit the inner tube extending helically around the latter in a constant or variable pitch.
  • this mounted and sliding mounting spacing means between the inner and outer tubes allows to position precisely in anticipation of the or each tapping to be performed on the outer tube, by sliding previously axially out of the or each zone of the stitching to provide one or more free space (s) allowing this (s) quilting (s).
  • connections which are thus facilitated by the adjustable positioning of the spacing means can, for example, enable connection to the body exchanger of refrigerant filling valves, of tubes supporting pressure or temperature sensors or any other tubing or radial connection piece (ie whose axis is perpendicular to the axial direction of the exchanger).
  • these spacing means can be advantageously mounted in contact with the inner and outer tubes so as to serve as radial spacers between these tubes to ensure their concentricity. Also advantageously, in the case where the exchanger is of the type having at least one bent or curved section, these spacing means are preferably inserted at least at the location of this (s) section (s) and, for even more preferential, over most of the axial length of the external channel.
  • these spacing means thus make it possible to "absorb" the bending and / or curvature radii of the inner and outer tubes of the exchanger along its length, which makes it possible to maintain the passage section for the fluid in the external channel substantially constant and therefore not to hinder the heat exchange in the bent or curved sections.
  • an exchanger according to the invention may incorporate said tapping in line with said zone of the external channel devoid of these spacing means which is located near an end of the outer tube, this tapping being formed of a connecting pipe. the exchanger for conveying the fluid from or to the external channel.
  • the heat exchanger may advantageously be devoid of any high pressure / low pressure female connector for connecting the internal (s) and external (s) channels to the air conditioning circuit.
  • this exchanger is then exclusively made up of the inner tube, the outer tube and said spacing means, which do not oppose a stitch communicating with the external channel and do not have to be machined either. to allow this stitching, as explained above.
  • the inner tube has at at least one of its ends a protruding portion which projects axially beyond the corresponding end of the outer tube being integral with the latter end and which forms alone - in place of the aforementioned female connector - another connecting pipe of the exchanger for conveying the fluid from or towards the or each internal channel.
  • this end of the outer tube can be secured to the inner tube by a simple necking of this end, for example obtained by knurling, followed by a circumferential attachment of this end to this inner tube, for example implemented by welding, brazing, by magnetoforming (preferably in two stages, although only one step is possible) or by gluing.
  • the outer tube is secured in at least one of its ends to the inner tube by crimping with prior fitting between the respective ends of these tubes at one end of a hose connection to the air conditioning circuit, which pipe is optionally mounted in axial abutment against a flange of the inner tube.
  • An air conditioning circuit for a motor vehicle according to the invention is such that it comprises an internal heat exchanger as defined above, which is preferably connected to this circuit without high pressure / low pressure female connector.
  • the air conditioning circuit 1 illustrated in the figure 1 is in known manner a closed circuit or "loop" which comprises, in addition to an internal heat exchanger E, several elements distributed inside the engine compartment of the vehicle, in particular a compressor 2, a cooler or condenser 3 and an evaporator 4, and wherein circulates a refrigerant under pressure, such as R134a or R152, without limitation. All these elements are interconnected by rigid or flexible lines consisting of rigid tubular portions and / or flexible, which have at each of their ends sealed connection means.
  • the exchanger E is of coaxial type against the current, and is intended to cool the fluid from the HP line by conduction in contact with the same fluid from the BP line which is heated in exchange.
  • this exchanger E consists of a radially inner metal tube 10 which defines in its internal space an internal channel 11 for the fluid coming from the line BP and which is inserted axially inside a radially external tube 20 also of metal delimiting with the tube 20 an outer channel 21 of annular cross section for the fluid from the line HP.
  • a spacer insert 30 forming a spacer according to the first example of the invention which is intended to optimize the heat transfer between the HP and LP fluids by the generation of turbulence in the external channel 21, is slidably mounted between the tubes 10 and 20 and in contact therewith, being recessed at an adjustable axial distance from the connecting end 22 of the outer tube 20.
  • a stitching 40 such as a filling valve body or a support tube of a pressure sensor, for example by a connecting orifice 23 formed in the outer tube 20.
  • the insert 30 is formed by a plurality of ribs 31 circumferentially connected at their respective bases by a cylindrical wall 32 conforming to the wall of the inner tube 10, the total radial height of the wall 32 and each rib 31 being substantially equal to that of the external channel (To the mounting clearance near to allow the sliding of the insert 30).
  • a spacing insert 130 according to the second example of the invention is formed by a spiral rib conforming to both the inner tube 10 and the outer tube 20 of the exchanger E by extending helically thereabout (accord to a constant step in this embodiment, it being specified that this step could vary in the axial direction and that the spiral could be discontinuous along the outer channel 21).
  • the insert 30, 130 makes it possible at the same time to improve the heat transfer between HP and BP fluids and to serve as a radial spacer between these tubes to ensure their concentricity, in particular in bent or curved sections of exchanger E.
  • the inner tube 10 has a protruding portion 12 which protrudes axially from the end 22 of the tube 20 by being integral therewith and which constitutes the connecting pipe of the internal channel 11 of the exchanger E to the line BP of air conditioning circuit 1.
  • This end 22 of the tube 20 may be secured to the portion 12 of the tube 10 by a necking which is applied to it by knurling, followed by a circumferential attachment of the end 22 thus narrowed on this portion 12 tube of preferably by welding or soldering (it being specified that other methods such as magnetoforming or even gluing are usable).
  • the tube 120 is secured to the tube 110 by crimping with pre-fitting between the respective ends 112 and 122 of the tubes 110 and 120 of an end of a flexible hose 50 for connection to the circuit 1, this hose 50 being in this example mounted in axial abutment against a flange 113 of the tube 110 (schematically the deformations of the respective ends 112 and 122 of the tubes 110 and 120 due to this crimping in contact with the pipe 50).
  • the two embodiments of the Figures 6 and 7 have the advantage of allowing the connection of the corresponding end of the exchanger E to the rest of the air conditioning circuit 1 without requiring soldering or brazing of one or more female connector (s), whose massive structure and the preliminary machining required are disadvantages known for this connection because of their weight and the overall assembly overhead they represent for the exchanger E.

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Abstract

La présente invention concerne un échangeur thermique interne de type tubulaire coaxial pour circuit de climatisation de véhicule automobile comportant deux portions de basse et haute pression parcourues par un fluide frigorigène, et un tel circuit de climatisation l'incorporant. Cet échangeur (E), de type tubulaire coaxial, définit au moins un canal radialement interne (11) de préférence pour le fluide basse pression à l'intérieur d'un tube interne (10) et un canal radialement externe (21) de préférence pour le fluide haute pression formé entre ce tube interne et un tube externe (20). Selon l'invention, des moyens d'espacement (30) de conductibilité thermique inférieure à celle des tubes interne et externe sont montés mobiles au moins en translation entre ces deux tubes et s'étendent sur une partie seulement de la longueur du canal externe, au moins une zone de ce dernier dépourvue de ces moyens étant destinée à être raccordée à un piquage (40), tel qu'un corps de valve ou une tubulure de support d'un capteur, par un orifice de raccordement (23) formé dans le tube externe au droit de cette zone.

Description

  • La présente invention concerne un échangeur thermique interne de type tubulaire coaxial pour un circuit de climatisation de véhicule automobile, et un tel circuit de climatisation incorporant cet échangeur.
  • Dans certains circuits de climatisation pour véhicules automobiles, il est nécessaire de réaliser un échange ou transfert thermique entre le fluide de la portion haute pression du circuit que l'on cherche à refroidir et le même fluide issu de la portion basse pression de ce circuit qui sert de source froide et qui est réchauffé en échange, pour améliorer le rendement du circuit. On utilise à cet effet un échangeur thermique dit interne, du fait qu'il ne recherche pas d'échange avec l'air extérieur au véhicule ni avec l'air de l'habitacle.
  • De manière connue, un échangeur thermique est de type métallique et est connecté aux conduites correspondantes du circuit de climatisation qui comprennent en particulier des flexibles, via des connecteurs montés à chacune des extrémités de l'échangeur, lequel peut être par exemple de type à plaque, étant constitué d'un empilement de tubes plats et réalisant l'échange thermique tant par convection avec l'air extérieur à l'échangeur que par conduction, ou bien de type à multitubes qui dans sa version la plus simple est de type tubulaire coaxial à contre-courant, réalisant alors l'échange thermique sans la convection précitée.
  • Dans ce dernier cas et notamment avec des fluides tels que le R134a ou le R152, cet échangeur coaxial définit généralement :
    • à l'intérieur d'un tube interne de l'échangeur, au moins un canal radialement interne destiné à véhiculer le fluide issu de la portion basse pression du circuit, et
    • radialement entre ce tube interne et un tube externe formant enveloppe pour l'échangeur, un canal radialement externe usuellement pourvu d'ailettes longitudinales conçues pour optimiser le transfert thermique entre les fluides circulant dans les canaux interne(s) et externe qui sont réparties sur sa circonférence et qui peuvent être solidaires des tubes interne et/ou externe ou encore rapportées entre ces deux tubes, comme illustré par exemple dans le document US-A-6 434 972 .
  • On utilise alors généralement au moins un connecteur femelle métallique pour l'extrémité concernée de l'échangeur que l'on soude ou brase à la fois sur les tubes interne et externe de l'échangeur de sorte à définir des conduits de passage pour le fluide communiquant de manière étanche avec ces canaux interne et externe.
  • Les documents de Brevet WO-A1-2007/013439 et EP-A1-1 762 806 présentent de tels échangeurs thermiques internes qui sont respectivement équipés de deux connecteurs femelles et d'un seul connecteur femelle, dans ces deux cas via trois lignes de soudure ou de brasure à l'extrémité correspondante de l'échangeur.
  • Un inconvénient majeur de ces échangeurs internes coaxiaux connus à ailettes est que l'on doit renoncer à réaliser des piquages sur le tube externe au droit de ces ailettes pour y raccorder notamment des valves ou tubulures supportant des capteurs, ou alors que l'on doit usiner au préalable les profilés formant les tubes interne et/ou externe à l'emplacement des ailettes qu'ils comportent dans la zone de l'échangeur (usuellement d'extrémité) précisément destinée à recevoir ces piquages, ce qui augmente le coût de fabrication des échangeurs.
  • Un autre inconvénient des échangeurs internes coaxiaux connus équipés de connecteurs réside dans le poids relativement élevé de ces connecteurs qui doivent être en outre usinés précisément puis soudés ou brasés pour leur solidarisation avec les tubes interne et externe des échangeurs, ce qui contribue également à augmenter le coût de fabrication et d'assemblage de ces derniers.
  • Un but de la présente invention est de proposer un tel échangeur interne de type tubulaire coaxial comportant deux portions de basse et haute pression parcourues par un fluide frigorigène, l'échangeur définissant à l'intérieur d'un tube interne au moins un canal radialement interne de préférence pour le fluide basse pression et un canal radialement externe de préférence pour le fluide haute pression formé entre ce tube interne et un tube externe, échangeur qui permette de remédier à ces inconvénients.
  • A cet effet, un échangeur selon l'invention est tel que des moyens d'espacement de conductibilité thermique inférieure à celle des tubes interne et externe sont montés mobiles au moins en translation entre ces deux tubes et s'étendent axialement sur une partie seulement de la longueur du canal externe, au moins une zone de ce dernier dépourvue de ces moyens étant destinée à être raccordée à un piquage, tel qu'un corps de valve ou une tubulure de support d'un capteur, par un orifice de raccordement formé dans le tube externe au droit de cette zone.
  • On notera que ces moyens d'espacement selon l'invention qui assurent une fonction d'espaceur (i.e. d'entretoise) entre ces tubes permettent ainsi, du fait de leur conductibilité thermique inférieure à celle de ces derniers, d'éviter un couplage thermique sous forme de ponts thermiques entre ces deux tubes interne et externe. A titre exemplatif, ces moyens d'espacement peuvent être réalisés en un matériau métallique (typiquement de conductibilité thermique inférieure à celle de l'aluminium dans le cas de tubes à base de ce métal) ou plastique (e.g. à base d'un polyamide).
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, ces moyens d'espacement, qui sont destinés à générer des turbulences pour le fluide circulant dans le canal externe de sorte à optimiser le transfert thermique entre les fluides haute et basse pression, peuvent s'étendre axialement de manière continue ou discontinue sur ladite partie du canal externe en se terminant en retrait d'au moins une extrémité de raccordement du tube externe.
  • Selon un premier exemple de réalisation de l'invention, ces moyens d'espacement sont formés par plusieurs nervures longitudinales reliées circonférentiellement entre leurs bases respectives par une paroi sensiblement cylindrique apte à épouser le tube interne, de telle sorte que la hauteur radiale totale de cette paroi et de chaque nervure soit sensiblement égale à celle du canal externe.
  • Selon un second exemple de réalisation de l'invention, ces moyens d'espacement sont formés par au moins une nervure spiralée apte à épouser le tube interne en s'étendant en hélice autour de ce dernier selon un pas constant ou variable.
  • On notera que ce montage rapporté et coulissant des moyens d'espacement entre les tubes interne et externe permet de les positionner précisément en prévision du ou de chaque piquage à réaliser sur le tube externe, en les faisant coulisser au préalable axialement hors de la ou de chaque zone du piquage pour ménager un ou des espace(s) libre(s) permettant ce(s) piquage(s). On se dispense ainsi totalement de la nécessité selon l'art antérieur d'utiliser des tubes internes ou externes à ailettes localement usinées dans les zones destinées aux piquages, ce qui permet d'abaisser le coût de fabrication de l'échangeur.
  • On notera également que ces piquages qui sont ainsi facilités grâce au positionnement réglable des moyens d'espacement peuvent par exemple permettre le raccordement à l'échangeur de corps de valves de remplissage en fluide frigorigène, de tubulures supportant des capteurs de pression ou de température ou toute autre tubulure ou embout de raccordement radial (i.e. dont l'axe est perpendiculaire à la direction axiale de l'échangeur).
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, ces moyens d'espacement peuvent être avantageusement montés au contact des tubes interne et externe de sorte à servir d'entretoises radiales entre ces tubes pour assurer leur concentricité. Egalement avantageusement, dans le cas où l'échangeur est de type présentant au moins un tronçon coudé ou cintré, ces moyens d'espacement sont de préférence insérés au moins à l'emplacement de ce(s) tronçon(s) et, à titre encore plus préférentiel, sur la majeure partie de la longueur axiale du canal externe.
  • On notera que ces moyens d'espacement selon l'invention permettent ainsi « d'absorber » les rayons de cintrage et/ou de courbure des tubes interne et externe de l'échangeur sur sa longueur, ce qui permet de maintenir la section de passage pour le fluide dans le canal externe sensiblement constante et donc de ne pas entraver l'échange thermique dans les tronçons coudés ou cintrés.
  • Avantageusement, un échangeur selon l'invention peut incorporer ledit piquage au droit de ladite zone du canal externe dépourvue de ces moyens d'espacement qui est située à proximité d'une extrémité du tube externe, ce piquage étant formé d'une tubulure de raccordement de l'échangeur destinée à véhiculer le fluide provenant de ou en direction du canal externe.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur peut être avantageusement dépourvu de tout connecteur femelle haute pression/ basse pression pour le raccordement des canaux interne(s) et externe(s) au circuit de climatisation. En d'autres termes, cet échangeur est alors exclusivement constitué du tube interne, du tube externe et desdits moyens d'espacement, lesquels ne s'opposent pas à un piquage communiquant avec le canal externe et n'ont pas non plus à être usinés pour permettre ce piquage, comme expliqué ci-dessus.
  • On notera que cette absence de connecteur femelle (usuellement en aluminium) permet de réduire d'une manière significative la masse de l'échangeur selon l'invention, et en outre son coût global de fabrication et d'assemblage qui par le passé était grevé par les opérations d'usinage du ou de chaque connecteur.
  • On notera également que les tubes interne et externe de l'échangeur selon l'invention qui n'ont plus à être usinés au niveau des profilés d'espacement peuvent être ainsi être utilisés directement suite à leur façonnage.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention qui est facilité par le montage coulissant précité des moyens d'espacement, le tube interne présente en l'une au moins de ses extrémités une portion de dépassement qui dépasse axialement de l'extrémité correspondante du tube externe en étant solidaire de cette dernière extrémité et qui forme à elle seule - en lieu et place du connecteur femelle précité - une autre tubulure de raccordement de l'échangeur destinée à véhiculer le fluide provenant de ou en direction du ou de chaque canal interne. Dans ce cas, cette extrémité du tube externe peut être solidarisée avec le tube interne par un simple rétreint de cette extrémité par exemple obtenu par moletage, suivi d'une fixation circonférentielle de cette extrémité sur ce tube interne par exemple mise en oeuvre par soudage, brasage, par magnétoformage (de préférence en deux étapes, bien qu'une seule étape soit envisageable) ou par collage.
  • Selon un second mode de réalisation de l'invention qui est également facilité par le montage coulissant précité des moyens d'espacement, le tube externe est solidarisé en l'une au moins de ses extrémités avec le tube interne par sertissage avec emmanchement préalable entre les extrémités respectives de ces tubes d'une extrémité d'un tuyau souple de raccordement au circuit de climatisation, lequel tuyau est optionnellement monté en butée axiale contre une collerette du tube interne. On notera que cette seule opération de sertissage permet alors de raccorder les deux tubes interne et externe de l'échangeur au flexible adjacent du circuit de climatisation.
  • Un circuit de climatisation pour véhicule automobile selon l'invention est tel qu'il comporte un échangeur thermique interne tel que défini ci-dessus, qui est de préférence raccordé à ce circuit sans connecteur femelle haute pression/ basse pression.
  • D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, la description étant réalisée en référence avec les dessins joints, parmi lesquels :
    • l a figure 1 est une vue schématique d'un circuit de climatisation pour véhicule automobile incorporant un échangeur thermique interne selon l'invention,
    • l a figure 2 est une vue en perspective d'un insert d'espacement selon un premier exemple de l'invention à insérer dans l'échangeur thermique interne de la figure 1,
    • l a figure 3 est une vue partielle, en coupe longitudinale et en partie en perspective, d'une extrémité de raccordement d'un échangeur selon ce premier exemple de l'invention incorporant l'insert de la figure 2,
    • l a figure 4 est une vue en perspective d'un insert d'espacement selon un second exemple de l'invention à insérer dans l'échangeur de la figure 1,
    • l a figure 5 est une vue partielle, en coupe longitudinale et en partie en perspective, d'une extrémité de raccordement d'un échangeur selon ce second exemple de l'invention incorporant l'insert de la figure 4,
    • l a figure 6 est une vue partielle en perspective d'une extrémité de raccordement d'un échangeur thermique interne selon un premier mode de l'invention, notamment en référence aux exemples des figures 3 et 5, et
    • l a figure 7 est une vue schématique partielle en demi-coupe longitudinale d'une extrémité de raccordement d'un échangeur thermique interne selon un second mode de l'invention, notamment en référence aux exemples des figures 3 et 5.
  • Le circuit de climatisation 1 illustré à la figure 1 est de manière connue un circuit fermé ou « boucle » qui comprend, outre un échangeur thermique interne E, plusieurs éléments répartis à l'intérieur du compartiment moteur du véhicule, notamment un compresseur 2, un refroidisseur ou condenseur 3 et un évaporateur 4, et dans lequel circule un fluide frigorigène sous pression, tel que du R134a ou du R152, à titre non limitatif. Tous ces éléments sont reliés entre eux par des lignes rigides ou flexibles constitués par des portions tubulaires rigides et/ou souples, qui présentent en chacune de leurs extrémités des moyens de raccordement étanches.
  • Plus précisément, le circuit 1 comporte :
    • une ligne basse pression BP destinée à véhiculer le fluide frigorigène entre le l'évaporateur 4 et le compresseur 2, à travers l'échangeur E via une entrée eBP de fluide basse pression à réchauffer et une sortie sBP de ce fluide ainsi réchauffé, et
    • une ligne haute pression HP destinée à véhiculer ce même fluide en aval du compresseur 2 et du refroidisseur 3 via une entrée eHP de fluide haute pression à refroidir et une sortie sHP de ce fluide ainsi refroidi, une valve de détente 5 étant agencée en aval de cette sortie sHP et en amont de l'évaporateur 4.
  • L'échangeur E est de type coaxial à contre-courant, et il est destiné à refroidir le fluide issu de la ligne HP par conduction au contact du même fluide issu de la ligne BP qui est réchauffé en échange. A cet effet et comme illustré dans l'exemple de la figure 3, cet échangeur E est constitué d'un tube radialement interne métallique 10 qui délimite dans son espace intérieur un canal interne 11 pour le fluide issu de la ligne BP et qui est inséré axialement à l'intérieur d'un tube radialement externe 20 également métallique délimitant avec le tube 20 un canal externe 21 de section transversale annulaire pour le fluide issu de la ligne HP.
  • Comme illustré aux figures 2 et 3, un insert d'espacement 30 formant entretoise selon le premier exemple de l'invention, qui est destiné à optimiser le transfert thermique entre les fluides HP et BP par la génération de turbulences dans le canal externe 21, est monté coulissant entre les tubes 10 et 20 et au contact de ceux-ci, en étant disposé en retrait selon une distance axiale réglable de l'extrémité de raccordement 22 du tube externe 20. De cette manière, la zone d'extrémité du canal externe 21 qui est totalement libre d'accès - du fait qu'elle est dépourvue de l'insert 30 - peut être raccordée aisément à un piquage 40, tel qu'un corps de valve de remplissage ou une tubulure de support d'un capteur de pression, par exemple, par un orifice de raccordement 23 formé dans le tube externe 20.
  • L'insert 30 est formé par plusieurs nervures 31 reliées circonférentiellement en leurs bases respectives par une paroi cylindrique 32 épousant la paroi du tube interne 10, la hauteur radiale totale de la paroi 32 et de chaque nervure 31 étant sensiblement égale à celle du canal externe (au jeu de montage près pour permettre le coulissement de l'insert 30).
  • Comme visible aux figures 4 et 5, un insert d'espacement 130 selon le second exemple de l'invention est formé par une nervure spiralée épousant à la fois le tube interne 10 et le tube externe 20 de l'échangeur E en s'étendant en hélice autour de ce dernier (selon un pas constant dans cet exemple de réalisation, étant précisé que ce pas pourrait varier dans la direction axiale et que la spirale pourrait être discontinue le long du canal externe 21).
  • Comme indiqué précédemment, on notera que l'insert 30, 130 permet à la fois d'améliorer le transfert thermique entre fluides HP et BP et de servir d'entretoise radiale entre ces tubes pour assurer leur concentricité, notamment dans des tronçons coudés ou cintrés de l'échangeur E.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 6, qui intègre par exemple l'insert 30, 130 des figures 2 ou 4, le tube interne 10 présente une portion de dépassement 12 qui dépasse axialement de l'extrémité 22 du tube 20 en étant solidaire de celle-ci et qui constitue la tubulure de raccordement du canal interne 11 de l'échangeur E à la ligne BP du circuit de climatisation 1. Cette extrémité 22 du tube 20 peut être solidarisée avec la portion 12 du tube 10 par un rétreint qui lui est appliqué par moletage, suivi d'une fixation circonférentielle de l'extrémité 22 ainsi rétreinte sur cette portion 12 tube de préférence par soudage ou brasage (étant précisé que d'autres méthodes telles que le magnétoformage ou même un collage sont utilisables).
  • Dans le mode de réalisation de la figure 7, qui intègre également par exemple l'insert 30, 130 des figures 2 ou 4, le tube 120 est solidarisé avec le tube 110 par sertissage avec emmanchement préalable entre les extrémités respectives 112 et 122 des tubes 110 et 120 d'une extrémité d'un tuyau souple 50 de raccordement au circuit 1, ce tuyau 50 étant dans cet exemple monté en butée axiale contre une collerette 113 du tube 110 (on a représenté schématiquement les déformations des extrémités respectives 112 et 122 des tubes 110 et 120 due à ce sertissage au contact du tuyau 50).
  • On notera que les deux modes de réalisation des figures 6 et 7 présentent l'avantage de permettre le raccordement de l'extrémité correspondante de l'échangeur E au reste du circuit de climatisation 1 sans requérir un soudage ou brasage d'un ou plusieurs connecteur(s) femelle(s), dont la structure massive et l'usinage préalable requis sont des inconvénients connus pour ce raccordement en raison de leur poids et du surcoût global d'assemblage qu'ils représentent pour l'échangeur E.

Claims (12)

  1. Echangeur thermique interne (E) de type tubulaire coaxial pour un circuit de climatisation (1) de véhicule automobile comportant deux portions de basse et haute pression (BP et HP) parcourues par un fluide frigorigène, l'échangeur définissant au moins un canal radialement interne (11) de préférence pour le fluide basse pression à l'intérieur d'un tube interne (10, 110) et un canal radialement externe (21) de préférence pour le fluide haute pression formé entre ce tube interne et un tube externe (20, 120), caractérisé en ce que des moyens d'espacement (30, 130) de conductibilité thermique inférieure à celle des tubes interne et externe sont montés mobiles au moins en translation entre ces deux tubes et s'étendent sur une partie seulement de la longueur du canal externe, au moins une zone de ce dernier dépourvue de ces moyens étant destinée à être raccordée à un piquage (40), tel qu'un corps de valve ou une tubulure de support d'un capteur, par un orifice de raccordement (23) formé dans le tube externe au droit de cette zone.
  2. Echangeur (E) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'espacement (30, 130) sont montés au contact des tubes interne (10, 110) et externe (20, 120) de sorte à servir d'entretoises radiales entre ces tubes pour assurer leur concentricité.
  3. Echangeur (E) selon la revendication 2, de type présentant au moins un tronçon coudé ou cintré, caractérisé en ce que lesdits moyens d'espacement (30, 130) sont insérés au moins à l'emplacement de ce(s) tronçon(s).
  4. Echangeur (E) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'espacement (30, 130) s'étendent axialement de manière continue ou discontinue sur ladite partie du canal externe (21) en se terminant en retrait d'au moins une extrémité de raccordement (22, 122) du tube externe (20, 120),
  5. Echangeur (E) selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'espacement (30) sont formés par plusieurs nervures longitudinales (31) reliées circonférentiellement entre leurs bases respectives par une paroi (32) sensiblement cylindrique apte à épouser le tube interne (10, 110), de telle sorte que la hauteur radiale totale de cette paroi et de chaque nervure soit sensiblement égale à celle du canal externe (21).
  6. Echangeur (E) selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'espacement (130) sont formés par au moins une nervure spiralée apte à épouser le tube interne (10, 110) en s'étendant en hélice autour de ce dernier selon un pas constant ou variable.
  7. Echangeur (E) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il incorpore ledit piquage (40) au droit de ladite zone du canal externe (21) dépourvue desdits moyens d'espacement (30, 130) qui est située à proximité d'une extrémité (22, 122) du tube externe (20, 120), ce piquage étant formé d'une tubulure de raccordement de l'échangeur destinée à véhiculer le fluide provenant de ou en direction du canal externe.
  8. Echangeur (E) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tube interne (10) présente en l'une au moins de ses extrémités une portion de dépassement (12) qui dépasse axialement de l'extrémité correspondante (22) du tube externe (20) en étant solidaire de cette dernière extrémité et qui forme à elle seule une autre tubulure de raccordement de l'échangeur destinée à véhiculer le fluide provenant de ou en direction du ou de chaque canal interne (11).
  9. Echangeur (E) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite extrémité (22) du tube externe (20) est solidarisée avec le tube interne (10) par un rétreint de cette extrémité par exemple obtenu par moletage, suivi d'une fixation circonférentielle de cette extrémité sur ce tube interne par exemple mise en oeuvre par soudage, brasage, magnétoformage ou collage.
  10. Echangeur (E) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'en l'une au moins de ses extrémités (122), le tube externe (120) est solidarisé avec le tube interne (110) par sertissage avec emmanchement préalable entre les extrémités respectives (112 et 122) de ces tubes (110 et 120) d'une extrémité d'un tuyau souple (50) de raccordement au circuit de climatisation (1), lequel tuyau est optionnellement monté en butée axiale contre une collerette (113) du tube interne.
  11. Echangeur (E) selon une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il est dépourvu de tout connecteur femelle haute pression/ basse pression pour le raccordement des canaux interne(s) (11) et exteme(s) (21) au circuit de climatisation (1).
  12. Circuit de climatisation (1) pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur thermique interne (E) tel que défini à l'une des revendications précédentes qui est de préférence raccordé à ce circuit sans connecteur femelle haute pression/ basse pression.
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