FR2962200A1 - Unite d'echange d'un faisceau d'echange d'un echangeur de chaleur de, faisceau d'echange et echangeur de chaleur - Google Patents

Abstract

Une unité d'échange pour un faisceau (1) d'échange de chaleur d'un échangeur de chaleur d'un véhicule automobile comprenant : - un bloc de tubes (2) comportant au moins deux tubes (20) de circulation d'un premier fluide (F1), un espace de circulation (d) d'un deuxième fluide (F2) étant ménagé entre lesdits tubes (20) pour échanger de la chaleur avec le premier fluide (F1) circulant dans lesdits tubes (20), et - au moins une canalisation (3) de conduite du premier fluide (F1) comportant au moins une ouverture de liaison (31), unité d'échange caractérisés par le fait que, - lesdits tubes (20) étant reliés l'un à l'autre à au moins une de leurs extrémités (21, 25) pour former une extrémité de bloc de tubes (26, 27), cette dernière est montée dans l'ouverture de liaison (31) pour mettre en communication le volume de la canalisation (3) avec le volume desdits tubes (20).

Description

UNITE D'ECHANGE D'UN FAISCEAU D'ECHANGE D'UN ECHANGEUR DE CHALEUR, FAISCEAU D'ECHANGE ET ECHANGEUR DE CHALEUR

L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles. La présente invention concerne une unité d'échange comprenant un bloc de tubes et une canalisation de conduite de fluide pour la circulation d'un fluide. Elle concerne également un faisceau d'échange de chaleur et un échangeur de chaleur comprenant un empilement de telles unités d'échange.

L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la climatisation des véhicules automobiles, notamment pour la réalisation de condenseurs de fluide réfrigérant.

De manière habituelle, les circuits de climatisation des véhicules automobiles comprennent un compresseur de fluide réfrigérant, qui peut être par exemple du dioxyde de carbone CO2 supercritique ou le réfrigérant fluoré connu sous la référence R134a ou encore le fluide référencé 1234YF. En aval du compresseur, le fluide réfrigérant sous pression traverse un échangeur de chaleur appelé « refroidisseur de gaz » (« Gas Cooler ») pour le dioxyde de carbone ou « condenseur » pour le R134a car, dans ce cas, le réfrigérant initialement en phase gazeuse sort du condenseur en phase liquide. Pour simplifier le vocabulaire, on utilisera dans la suite le seul terme de « condenseur » pour désigner ce type d'échangeur de chaleur.

Le fluide réfrigérant est ensuite conduit vers un détendeur ou un orifice calibré avant de pénétrer dans un évaporateur où se produit alors l'échange de chaleur entre le réfrigérant refroidi et de l'air pulsé en direction de l'habitacle du véhicule. Le fluide réfrigérant, en phase gazeuse en sortie de l'évaporateur, est finalement retourné au compresseur pour effectuer un nouveau cycle thermique.

Le fluide caloporteur d'échange de chaleur avec le fluide réfrigérant peut être de l'air extérieur. Dans ce cas, le condenseur est placé en face avant du véhicule de manière à être traversé par un flux d'air ambiant produit par le déplacement du véhicule ou par un ventilateur. On parle alors de condenseur à air.

Pour différentes raisons, notamment d'encombrement de la face avant du véhicule liées en particulier au problème de la sécurité des piétons, il est avantageux de déplacer le condenseur. Dans cette configuration, le fluide caloporteur est de l'eau additionnée d'un antigel, glycol par exemple, circulant dans un circuit basse température à l'aide d'une pompe électrique entre le condenseur et un échangeur de chaleur eau/air extérieur. On parle alors de condenseur à eau. Il a déjà été proposé des condenseurs à eau constitués par un empilement, ou faisceau, de tubes rectilignes plats à l'intérieur desquels circule le fluide réfrigérant, le fluide caloporteur circulant dans les intervalles séparant deux tubes plats successifs de l'empilement. En général, les tubes plats utilisés dans les condenseurs à eau sont des tubes métalliques extrudés, le plus souvent en alliage d'aluminium, présentant des canaux de circulation de fluide réfrigérant sous la forme de trous parallèles s'étendant sur toute la longueur des tubes. Les tubes plats sont reliés à leurs extrémités par des embouts ou canalisations de conduite de fluide qui permettent de distribuer le fluide à une extrémité des tubes et de le collecter à l'autre extrémité.

De manière classique, les extrémités des tubes sont brasées dans les embouts. Le brasage est une opération d'assemblage de pièces métalliques au moyen d'un métal d'apport dont la température de fusion est inférieure à celle des pièces à assembler. Ainsi, le métal d'apport fond en assurant une cohésion mécanique et/ou une étanchéité entre les pièces métalliques à assembler. Lors du brasage, les embouts perdent de la hauteur, car elles contiennent à leur surface un placage de brasage qui fond pendant l'opération de brasage. Ce phénomène de perte de hauteur entre produit assemblé et produit brasé est connu de l'homme du métier sous le nom de « foisonnement » et induit des difficultés. De plus, plus le nombre de composants à braser est important, plus le risque de défaut de brasage et donc de fuite augmente.

Pour éliminer au moins certains de ces inconvénients, l'invention concerne une unité d'échange pour un faisceau d'échange de chaleur d'un échangeur de chaleur d'un véhicule automobile comprenant un bloc de tubes comportant au moins deux tubes de circulation d'un premier fluide, un espace de circulation d'un deuxième fluide étant ménagé entre lesdits tubes pour échanger de la chaleur avec le premier fluide circulant dans lesdits tubes et au moins une canalisation de conduite du premier fluide comportant au moins une ouverture de liaison, unité d'échange dans laquelle, lesdits tubes étant reliés l'un à l'autre à au moins une de leurs extrémités pour former une extrémité de bloc de tubes, l'extrémité de bloc de tubes est montée dans l'ouverture de liaison pour mettre en communication le volume de la canalisation avec le volume desdits tubes.

Grâce à l'invention, les difficultés de brasage sont limitées. En effet, comme les tubes sont liés à un même embout, on limite le nombre de pièces à braser.

L'assemblage des tubes dans la canalisation de conduite de fluide est en outre amélioré du fait que les tubes ne sont plus montés individuellement dans la canalisation, les tubes étant assemblés en bloc de tubes ce qui accélère le montage. Par ailleurs, d'un point de vue pratique, un bloc de tubes présente une rigidité supérieure à un tube individuel ce qui permet une manipulation plus aisée du bloc de tubes lors du montage dans la canalisation.

Selon une variante, chaque tube comportant un corps présentant au moins un canal de circulation du premier fluide et une surface extérieure destinée à être en contact avec le deuxième fluide, lesdites extrémités de tubes sont solidarisées l'une à l'autre par leurs surfaces extérieures.

Les extrémités des tubes sont ainsi reliées directement et solidairement entre elles, sans nécessiter d'élément rapporté agencé pour relier lesdites extrémités. Les dimensions de l'unité d'échange sont alors réduites.

Selon un aspect de l'invention, au moins un tube desdits tubes comporte une partie centrale rectiligne s'étendant selon un axe X, une partie intermédiaire oblique et une partie d'extrémité de liaison fixée à une extrémité de l'autre desdits autres tubes pour former une extrémité de bloc de tubes, la partie intermédiaire oblique reliant la partie centrale rectiligne et la partie d'extrémité de liaison.

Autrement dit, le tube comporte différentes parties successives. Les parties centrales rectilignes des tubes du bloc de tubes s'étendent dans un faisceau selon l'invention de manière identique à un faisceau selon l'art antérieur dans lequel les tubes sont solidarisés individuellement, les performances d'échange des tubes ne sont alors pas altérées.

Selon un exemple de mise en oeuvre, la partie d'extrémité de liaison dudit tube est rectiligne et s'étend, de préférence, parallèlement à l'axe X. De manière avantageuse, la partie d'extrémité de fixation des tubes, qui était auparavant dans l'alignement de sa partie centrale, est déportée de manière à former une extrémité de bloc s'étendant parallèlement à l'axe X. L'extrémité de bloc de tubes est avantageusement montée perpendiculairement ou radialement à la canalisation ce qui améliore l'étanchéité du montage.

De préférence encore, ledit tube est plat dans sa partie centrale rectiligne. Cela permet avantageusement d'augmenter la surface d'échange entre les fluides.

De préférence toujours, l'extrémité de bloc de tubes possède une section rectangulaire. Une section rectangulaire permet avantageusement de faciliter le positionnement du bloc de tubes dans la canalisation.

Selon un aspect de l'invention, le bloc de tubes comportant au moins trois tubes, les espaces de circulation du deuxième fluide entre les parties centrales rectilignes de deux tubes consécutifs sont égaux. L'échange de chaleur avec le deuxième fluide est donc homogène pour chacun des tubes du bloc de tubes.

De préférence, les deux tubes dudit bloc de tubes étant reliés l'un à l'autre à leurs deux extrémités pour former deux dites extrémités de bloc de tubes, il est prévu une première et une deuxième dite canalisation de conduite du premier fluide à chacune desdites extrémités pour mettre en communication le volume des première et deuxième dites canalisations avec le volume desdits tubes dudit bloc de tubes.

Un bloc de tubes avec deux extrémités de bloc de tubes peut être rapidement monté entre deux canalisations, le nombre d'étapes de montage étant réduit en comparaison à un montage de tubes individuels.

De préférence, chaque canalisation se présente sous la forme d'un élément collecteur 35 modulaire comportant un corps cylindrique comprenant ladite ouverture de liaison, une première ouverture de circulation et une deuxième ouverture de circulation et des moyens de liaison agencés pour coopérer par emboîtement avec un élément collecteur modulaire d'une autre unité d'échange. Un élément collecteur modulaire permet avantageusement de s'emboîter avec un autre élément ce qui permet de former des canalisations de dimension désirée. Un faisceau avec de tels éléments modulaires et de tels blocs de tubes est modulable et permet la formation de faisceaux de configurations différentes. Par ailleurs, le même type d'élément collecteur modulaire peut être monté à chacune des extrémités du bloc de tubes ce qui permet une interchangeabilité des éléments et diminue les coûts de fabrication.

Selon un aspect de l'invention, au moins deux unités d'échange, telles que présentées précédemment, sont montées en parallèle au sens de la circulation du premier fluide et forment un ensemble parallèle, dans lequel la première unité d'échange est empilée sur la deuxième unité d'échange par emboîtement de leurs éléments collecteurs de manière à ce que les premières ouvertures de circulation des éléments collecteurs de la première unité d'échange soient en communication fluidique avec les deuxièmes ouvertures de circulation des éléments collecteurs de la deuxième unité d'échange. Un montage en parallèle des unités d'échange permet avantageusement de faire circuler le premier fluide dans les unités d'échange de manière simultanée.

De préférence, les moyens d'emboîtement sont conformés pour, après emboîtement, fermer ladite ouverture de liaison de l'élément collecteur modulaire de manière à assurer une liaison étanche entre l'élément collecteur modulaire et l'extrémité de bloc de tubes montée dans ladite ouverture de liaison. Lors du montage individuel d'une unité d'échange, l'extrémité de bloc de tubes peut être facilement introduite dans l'ouverture de liaison réalisée dans ce but sous' la forme d'une encoche. Grâce à l'empilement des unités d'échange et après brasage, l'extrémité de bloc de tubes est montée de manière étanche dans ladite ouverture de liaison.

L'invention concerne également un faisceau d'échange comprenant au moins deux unités d'échange telles que présentées précédemment, dans lequel la première unité d'échange est empilée sur la deuxième unité d'échange par emboîtement de leurs éléments collecteurs de manière à ce que les premières ouvertures de circulation des éléments collecteurs de la première unité d'échange puissent être en communication fluidique avec les deuxièmes ouvertures de circulation des éléments collecteurs de la deuxième unité d'échange de façon à former des volumes collecteurs pour le premier fluide de part et d'autre des blocs de tubes. L'empilement de deux unités d'échange permet, d'une part, de garantir l'étanchéité de la liaison entre le bloc de tubes et ses canalisations et, d'autre part, de former un circuit de circulation du premier fluide entre les deux unités d'échange.

Selon un aspect de l'invention, le faisceau d'échange comprend deux unités d'échange montées en parallèle comme indiqué plus haut de façon à assurer une circulation du premier fluide en parallèle dans les tubes d'un volume collecteur à l'autre. Un montage en parallèle des unités d'échange permet avantageusement de faire circuler le premier fluide dans les unités d'échange de manière simultanée. Selon un autre aspect de l'invention, le faisceau d'échange comprend au moins un capot de séparation monté entre un premier élément collecteur de la première unité d'échange et un deuxième élément collecteur de la deuxième unité d'échange de manière à isoler les volumes des premier et deuxième éléments collecteurs de manière à induire une circulation en série du premier fluide entre lesdites unités d'échange.

De préférence, des capots de séparation sont montés de façon alternée dans les deux volumes collecteurs de manière à définir une circulation du premier fluide en passes successives, une passe étant définie par la ou les unités d'échange, parcourues en parallèle par le premier fluide, prévues entre deux dits capots de séparation.

Le faisceau permet ainsi de limiter la section de passage du premier fluide lors de sa circulation de l'amont vers l'aval en jouant sur le nombre d'unités d'échange par passe. Le faisceau de chaleur est adapté à la nature du gaz qu'il conduit ce qui optimise les performances du faisceau. Cela est particulièrement avantageux pour un condenseur dans lequel le premier fluide est un gaz réfrigérant qui diminue de volume au cours de sa circulation dans le faisceau.

Autrement dit, le premier fluide circulant d'amont en aval dans le circuit de circulation du faisceau d'échange, le faisceau comportant plusieurs passes, une passe amont comporte plus d'unités d'échange qu'une passe aval.

Selon un aspect de l'invention, le faisceau comprend au moins deux rangs d'unités d'échange empilées verticalement. De préférence, chaque rang comporte le même nombre d'unités d'échange. De préférence encore, le rang amont est relié par une canalisation de liaison au rang aval. De préférence toujours, un rang aval comporte plus de passes qu'un rang amont.

De préférence encore, le nombre d'unités d'échange décroît par passe de l'amont vers l'aval selon le sens d'écoulement du premier fluide.

De préférence, l'échangeur de chaleur est un condenseur de circuit de climatisation de véhicule automobile dans lequel le deuxième fluide est de l'eau de refroidissement moteur.

L'invention concerne également un échangeur de chaleur de véhicule automobile entre un premier fluide et un deuxième fluide, dans lequel ledit échangeur comprend un carter de circulation du deuxième fluide dans lequel est logé un faisceau d'échange de chaleur tel que présenté précédemment, ledit carter comprenant, d'une part, une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie dudit fluide caloporteur dans le carter, et, d'autre part, une conduite d'entrée et une conduite de sortie du premier fluide dans le faisceau d'échange de chaleur. Dans la description détaillée qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective de l'amont d'un faisceau d'échange de chaleur à tubes selon l'invention dans lequel circule un premier fluide ; la figure 2 est une vue en perspective éclatée de l'aval du faisceau d'échange de chaleur de la figure 1 ; la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un bloc de tubes du faisceau d'échange de la figure 1 ; la figure 4A est une vue en perspective d'un élément collecteur du faisceau d'échange de la figure 1 avec un capot de séparation ; la figure 4B est une vue en coupe d'un empilement d'éléments collecteurs de l'extrémité gauche d'un rang aval du faisceau ; - la figure 5 est une vue en coupe transversale de l'extrémité droite du faisceau d'échange de chaleur de la figure 1 ; - la figure 6A est une vue schématique représentant la circulation du premier fluide dans deux unités d'échange montées en parallèle dans le faisceau d'échange ; la figure 6B est une vue schématique représentant la circulation du premier fluide dans deux unités d'échange montées en série dans le faisceau d'échange ; la figure 7A est une vue de droite en perspective du faisceau d'échange de la figure 1 ; la figure 7B est une vue de gauche en perspective du faisceau d'échange de la figure 1 ; la figure 8 est une vue schématique du circuit de circulation du premier fluide dans une variante de réalisation ; et - la figure 9 est une vue schématique de la circulation du premier fluide dans les composants structurels du faisceau d'échange de la figure 1.

Sur la figure 1 est représenté un faisceau 1 d'échange de chaleur comprenant une pluralité de tubes empilés 20 répartis selon deux rangs R1, R2, un rang correspondant à. un empilement vertical de tubes 20. Le faisceau 1 forme un circuit de circulation d'un premier fluide F 1 qui pénètre dans le faisceau 1 via une entrée de fluide 11 et ressort via une sortie de fluide 12. Le premier fluide F 1 échange de la chaleur par conduction thermique avec un deuxième fluide F2 circulant entre les tubes du faisceau 1.

Par la suite, les éléments du faisceau d'échange 1 sont repérés dans un repère orthogonal (X, Y, Z). En référence à la figure 1, les tubes 20 du faisceau 1 s'étendent selon un axe longitudinal X. Par la suite, les termes « gauche » et « droite » sont définis par rapport à l'axe longitudinal X qui s'étend de la gauche vers la droite sur la figure 1. Le deuxième fluide F2 circule orthogonalement aux tubes 20 selon la direction Y. Par la suite, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à l'axe Y qui s'étend de l'amont vers l'aval sur la figure 1. Les tubes 20 d'un rang R1, R2 du faisceau 1 sont empilés verticalement selon l'axe Z. Par la suite, les termes « inférieur » et « supérieur » sont définis par rapport à l'axe Z qui s'étend de la partie inférieure du faisceau 1 vers sa partie supérieure sur la figure 1 L'invention va être présentée pour un condenseur à eau tel qu'introduit dans le préambule, le premier fluide F1 étant un fluide réfrigérant F1, le deuxième fluide F2 étant un fluide caloporteur F2 agencé pour refroidir le fluide réfrigérant F1. Dans cet exemple, le fluide réfrigérant F 1 est du dioxyde de carbone CO2 supercritique ou le réfrigérant fluoré connu sous la référence R134a ou encore le fluide référencé 1234YF, le deuxième fluide F2 étant de l'eau glycolée.

En référence à la figure 2 représentant le faisceau en vue éclatée, le faisceau 1 comporte un rang amont R1 et un rang aval R2 qui comprennent chacun trois unités d'échange U1-U3, U4-U6 qui sont empilées verticalement selon l'axe Z. Chaque unité d'échange Ul-U3, U4-U6 comporte un bloc de tubes 2 dont les extrémités sont fixées de façon étanche à des éléments collecteurs 3.

Les composants du faisceau d'échange de chaleur 1 vont être individuellement présentés afin d'en décrire leur structure et leur fonction.

Bloc de tubes 2 En référence à la figure 3 représentant schématiquement un bloc de tubes 2 d'une unité d'échange U1-U6, un bloc de tubes 2 comporte un empilement de tubes plats 20 à l'intérieur desquels circule le fluide réfrigérant F 1. Sur la figure 3, le fluide réfrigérant F1 circule de la gauche vers la droite selon l'axe X. 20 Les tubes 20 sont en métal, le plus souvent en alliage d'aluminium, et comprennent des canaux de circulation de fluide réfrigérant F 1 sous la forme de trous parallèles (non représentés) s'étendant sur toute la longueur des tubes 20. Chaque tube 20 comporte une surface extérieure qui est en contact avec le fluide caloporteur F2 de manière à ce que ce 25 dernier apporte des frigories au fluide réfrigérant F1 par conduction thermique.

Toujours en référence à la figure 3, chaque tube 20 comporte successivement une partie d'extrémité gauche 21, s'étendant parallèlement à l'axe X, une partie de liaison gauche 22, une partie centrale rectiligne 23 s'étendant parallèlement à l'axe X, une partie de 30 liaison droite 24 et une partie d'extrémité droite 25, s'étendant parallèlement à l'axe X. Dans cet exemple, les tubes 20 sont symétriques par rapport à un plan P transversal à l'axe X. Les parties de liaison 22, 24 sont ici obliques par rapport à la direction rectiligne de la partie centrale 23, les parties de liaison 22, 24 pouvant être rectilignes ou courbes.15 Les parties centrales 23 des tubes 20 du bloc de tubes 2 sont espacées les unes des autres de manière à ménager un espace « d » de circulation du fluide caloporteur F2 entre deux tubes voisins 20 d'un empilement pour échanger de la chaleur avec le premier fluide réfrigérant F1 circulant dans lesdits tubes 20. Dans cet exemple, l'espace de circulation « d » entre deux tubes consécutifs 20 de l'empilement est égal de manière à permettre un échange de chaleur homogène entre tous les tubes 20 du bloc de tubes 2.

Les tubes 20, empilés les uns sur les autres, sont reliés entre eux à leurs extrémités de manière à former un bloc de tubes 2. Autrement dit, les parties d'extrémité gauche 21 des tubes 20 sont reliées entre elles et les parties d'extrémité droite 25 des tubes 20 sont reliées entre elles de manière à former respectivement une extrémité gauche 27 de bloc de tubes 2 et une extrémité droite 26 de bloc de tubes 2 comme représenté sur la figure 3. Dans cet exemple, chaque tube 20 de l'empilement est relié solidairement et directement à au moins un de ses voisins de l'empilement par sa surface extérieure. Autrement dit, les parties d'extrémité 21, 25 des tubes 20 sont directement en contact, aucun espace de circulation d'air n'étant ménagé entre elles. 20 Chaque bloc de tubes 2 se présente sous la forme d'un paquet de tubes 20 solidaires par leurs extrémités 21, 25 comportant une extrémité de bloc 27 par laquelle le fluide réfrigérant F 1 est introduit, une partie centrale 28 avec des tubes 20 espacés et une extrémité de bloc 26 par laquelle le fluide réfrigérant F1 ressort après avoir circulé dans 25 chacun des tubes 20.

Dans cet exemple, la section du bloc de tubes 2 par un plan transversal à l'axe X est plus grande dans la partie centrale 28 du bloc de tubes 2 qu'à ses extrémités de bloc 26, 27. En d'autres termes, les tubes 20 du bloc de tubes 2 sont parallèles entre eux dans la 30 partie centrale 28 du bloc de tubes 2 et convergent à leurs extrémités 21, 25 pour former les extrémités de bloc de tubes 26, 27. En référence à la figure 5 représentant une vue en coupe transversale des extrémités de bloc de tubes 26, 27 du faisceau d'échange 1, chaque extrémité de bloc de tubes 26, 27 possède une section sensiblement rectangulaire. Cela permet avantageusement de faciliter le positionnement du bloc de 35 tubes 2 dans une canalisation de conduite de fluide pour former une liaison étanche15 comme cela sera détaillé par la suite. En outre, l'extrémité de bloc de tubes 26, 27 est plus épaisse que l'extrémité d'un tube individuel 20 ce qui facilite sa manipulation au cours du montage.

Dans cette forme de réalisation, en référence aux figures 2 et 3, chaque bloc de tubes 2 comporte sept tubes 20 mais il va de soi que le nombre de tubes peut varier dans un même bloc de tubes 2 ou entre différents blocs de tubes 2.

Elément collecteur 3 En référence aux figures 2 et 3, les extrémités de bloc de tubes 26, 27 sont montées de façon étanche dans des canalisations de conduite du fluide réfrigérant F1 qui permettent de distribuer ou de collecter le fluide réfrigérant F 1 dans le bloc de tubes 2. Par la suite, ces canalisations sont désignées éléments collecteurs 3.

Comme représenté sur les figures 2 et 4a, un élément collecteur 3 comporte un corps cylindrique 30 s'étendant selon un axe vertical Z et possède une section transversale circulaire. Le corps 30 est ouvert par sa face supérieure 33 ainsi que par sa face inférieure 32 et comporte, en outre, une ouverture de liaison 31 ménagée dans la face transversale dudit corps 30 qui débouche selon l'axe X pour recevoir une extrémité de bloc de tubes 26, 27.

Dans cet exemple, l'ouverture de liaison 31 se présente sous la forme d'une encoche sensiblement rectangulaire de manière à correspondre avec les extrémités de bloc de tubes 26, 27. En référence à la figure 4A, l'encoche s'étend dans la face transversale dudit corps 30 depuis l'extrémité supérieure dudit corps 30 selon la direction verticale Z.

Une telle encoche permet de faciliter la mise en place de l'extrémité de bloc de tubes 26, 27 dans son ouverture de liaison 31. Lors du montage, l'extrémité de bloc de tubes 26, 27 est amenée par un mouvement vertical du haut vers le bas dans l'encoche. La forme rectangulaire de l'encoche permet avantageusement de guider les extrémités de bloc de tubes 26, 27 qui sont de section rectangulaire. Lors du montage, l'extrémité de bloc de tubes 26, 27 pénètre dans le corps 30 de l'élément collecteur 3 comme représenté sur la figure 5. Une fois en position, l'extrémité de bloc de tubes 26, 27 est brasée au corps cylindrique 30 de l'élément collecteur 3.

Comme représenté sur les figures 1 et 2, une unité d'échange conforme à l'invention comprend un bloc de tubes 2 qui est relié à une de ses extrémités 26, 27 à un dit élément collecteur 3. Une unité d'échange Ul-U6 correspond à une brique élémentaire du faisceau d'échange de chaleur 1, les unités d'échange Ul-U6 s'emboîtant les unes avec les autres de manière à former un circuit de circulation de fluide réfrigérant F1 comme cela sera détaillé par la suite. 10 A cet effet, en référence aux figures 4A-4B, chaque élément collecteur 3 comporte des moyens d'emboîtement supérieurs et des moyens d'emboîtements inférieurs agencés pour coopérer respectivement avec des moyens d'emboîtement inférieurs d'un élément collecteur supérieur et des moyens d'emboîtement supérieurs d'un élément collecteur 15 inférieur.

Autrement dit, lorsque l'on empile les éléments collecteurs 3 les uns sur les autres, ces derniers s'emboîtent pour former une canalisation de fluide globale ou volume collecteur. A titre d'exemple, en référence à la figure 4B, l'unité d'échange U5 est 20 empilée sur l'unité d'échange U4 pour mettre en communication leurs volumes.

Dans cette forme de réalisation, en référence à la figure 4B, les moyens d'emboîtement inférieurs se présentent sous la forme d'une jupe 34, ménagée à l'extrémité inférieure du corps 30, de diamètre intérieur sensiblement égal à celui du diamètre extérieur du corps 25 30, les moyens d'emboîtement supérieurs étant constitués par l'extrémité supérieure du corps 30 de l'élément collecteur 3.

Ainsi, en référence à la figure 4B, lorsque l'on empile verticalement un premier élément collecteur 3 sur un deuxième élément collecteur 3, l'extrémité supérieure du corps 30 du 30 premier élément collecteur 3 s'emboîte dans la jupe 34 du deuxième élément collecteur 3 afin de mettre en communication les volumes des éléments collecteurs 3. De manière tout à fait avantageuse, la liaison entre l'extrémité de bloc de tubes 26, 27 et l'élément collecteur 3 de l'unité d'échange U4 devient étanche du fait de l'empilement de l'unité d'échange U5 sur l'unité d'échange U4. 35 Autrement dit, les moyens d'emboîtement de l'unité d'échange sont conformés pour, après emboîtement, fermer l'encoche formant l'ouverture de liaison 31 de l'élément collecteur modulaire 3 de l'unité d'échange U4 de manière à assurer une liaison étanche entre l'élément collecteur modulaire 3 et l'extrémité de bloc de tubes 26, 27 montée dans ladite ouverture de liaison 31. Ainsi, la jupe 34 vient fermer la partie supérieure de l'ouverture de liaison 31 qui est alors étanche. Faisceau d'échange 1 Pour former un faisceau d'échange de chaleur 1, les unités d'échange U1-U6 sont 10 empilées verticalement selon l'axe Z en un ou plusieurs rangs R1, R2 qui sont ensuite reliés pour former le faisceau 1.

Deux unités d'échange d'un même rang R1, R2 peuvent être reliées en parallèle ou en série de manière à ce que le fluide réfrigérant F1 circule simultanément dans l'ensemble 15 des deux unités (montage parallèle comme représenté sur la figure 6A) ou successivement dans l'ensemble des deux unités (montage séne comme représenté sur la figure 6B).

Dans un montage en parallèle de deux unités d'échange Ua-Ub, en référence à la figure 20 6A, les éléments collecteurs 3 de l'unité d'échange supérieure Ua sont en communication fluidique avec les éléments collecteurs 3 de l'unité d'échange inférieure Ub. Ainsi, lorsque le fluide réfrigérant F1 est introduit, par exemple, par l'ouverture supérieure 33 de l'élément collecteur gauche 3 de l'unité d'échange supérieure Ua, le fluide réfrigérant F1 circule simultanément dans les unités d'échange Ua-Ub pour être 25 collecté, par exemple, en sortie par l'ouverture inférieure 32 de l'unité d'échange inférieure Ub. La circulation simultanée du fluide réfrigérant F 1 dans les deux unités d'échange Ua-Ub est désignée circulation en parallèle.

Dans un montage en série de deux unités d'échange Uc-Ud, en référence à la figure 6B, 30 seul l'élément collecteur droite 3 de l'unité d'échange supérieure Uc est en communication avec l'élément collecteur droite 3 de l'unité d'échange inférieure Ud. Ainsi, lorsque le fluide réfrigérant F1 est introduit, par exemple, par l'ouverture supérieure 33 de l'élément collecteur gauche 3 de l'unité d'échange supérieure Uc, le fluide réfrigérant F1 circule successivement dans chacune des unités d'échange Uc-Ud pour être collecté, par exemple, en sortie par l'ouverture inférieure 32 de l'élément collecteur gauche 3 de l'unité d'échange inférieur Ud. L'élément collecteur gauche 3 de l'unité d'échange supérieure Uc n'est pas en communication avec l'élément collecteur gauche 3 de l'unité d'échange inférieure Ud. La circulation successive du fluide réfrigérant F1 dans les deux unités d'échange Uc-Ud est désignée circulation en série.

Pour monter deux unités d'échange en parallèle, par exemple les unités d'échange U4 et U5 de la figure 2, les éléments collecteur 3 de l'unité d'échange U5 sont amenés verticalement selon l'axe Z sur les éléments collecteur 3 de l'unité d'échange U4 de manière à permettre leur emboîtement comme détaillé précédemment. Ainsi, le fluide réfrigérant F1 circule simultanément dans les unités d'échange U4-U5 du rang aval R2 du faisceau 1. L'emboîtement des éléments collecteurs 3 des unités d'échange U4-U5 est également représenté sur la figure 4.

Pour monter deux unités d'échange en série, par exemple les unités d'échange U5 et U6 de la figure 2, on insère un capot de séparation 4 entre l'élément collecteur gauche 3 de l'unité d'échange U5 et l'élément collecteur gauche 3 de l'unité d'échange U6. Le capot de séparation 4 est agencé pour isoler les volumes desdits éléments collecteurs 3 comme représenté sur la figure 4B. Autrement dit, le fluide réfrigérant F 1 ne peut pas circuler entre les éléments collecteurs gauche 3 des unités d'échange U5-U6.

En référence aux figures 4A-4B, le capot de séparation 4 comporte une partie inférieure cylindrique 41 se présentant sous la forme d'une paroi de fond sensiblement circulaire, de diamètre sensiblement égal au diamètre intérieur du corps 30 d'un élément collecteur 3, destinée à s'emboîter dans l'élément collecteur inférieur 3 via l'ouverture supérieure 32, dudit élément collecteur 30. Le capot de séparation 4 comporte, en outre, une partie supérieure circulaire cylindrique 42 s'étendant orthogonalement à la paroi de fond formant la partie inférieure 41 du capot 4. La partie supérieure 42 du capot 4 possède un diamètre intérieur et un diamètre extérieur sensiblement égaux à ceux du corps 30 de l'élément collecteur 3 de manière à venir prolonger verticalement le corps 30 lorsque la partie inférieure 41 du capot 4 est montée dans le corps 30 de l'élément collecteur 3 comme représenté sur la figure 4B.

Ainsi, de manière avantageuse, lorsque le capot de séparation 4 est assemblé avec un élément collecteur 3, l'aspect global extérieur de l'élément collecteur 3 n'est pas modifié, les moyens d'emboîtement supérieurs de l'élément collecteur 3 étant alors formés par la partie supérieure 42 du capot de séparation qui prolonge l'extrémité supérieure de l'élément collecteur 3. Ainsi, un élément collecteur 3 avec un capot de séparation 4 correspond à un élément collecteur classique dont l'ouverture supérieure 33 est obturée par le capot 4.

Par la suite, on entend par le terme «passe », la ou les unités d'échange prévues entre deux capots de séparation 4 situés de façon décalée dans l'un ou l'autre des volumes collecteurs, la ou les unités d'échange étant parcourues en parallèle par le premier fluide. Ainsi, en référence à la figure 2, le rang amont R1 du faisceau 1 comporte une unique passe et le rang le rang aval R2 comporte deux passes. A titre de variante, en référence à la figure 8, un rang de faisceau d'échange peut comprendre plus de deux passes, par exemple trois.

Au fur et à mesure du refroidissement du fluide réfrigérant F1, sa température diminue ce qui induit une diminution de son volume. Pour optimiser le fonctionnement du faisceau 1, on diminue avantageusement la section de passage du fluide réfrigérant F1 en aval du circuit de refroidissement. Le faisceau d'échange selon l'invention comprend avantageusement plus d'unités d'échange dans une passe amont que dans une passe aval. Le faisceau d'échange de chaleur 1 comporte au moins deux rangs R1, R2. Dans l'exemple illustré, chaque rang R1, R2 comporte trois unités d'échange U1-U3 et U4-U6. Le fluide réfrigérant F1 est introduit dans le faisceau 1 depuis l'entrée 11 et ressort depuis l'entrée 12 après avoir traversé l'ensemble des unités d'échange U1-U6. En référence à la figure 9 représentant schématiquement le circuit de circulation de fluide réfrigérant F1 dans le faisceau d'échange de chaleur 1, les unités d'échange U1- U3 du rang amont Rl sont reliées en parallèle et les unités d'échange U4-U5 du rang aval R2 sont reliées en parallèle. Le groupe d'unités d'échanges U1-U3, le groupe d'unités d'échanges U4-U5 et l'unité d'échange U6 sont reliés en série de manière à ce que le fluide réfrigérant F1 qui pénètre dans le faisceau d'échange 1 via l'entrée 1l traverse successivement trois unités d'échange (Ul-U3) puis deux (U4-U5) et enfin une (U6) pour ressortir via la sortie 12. En d'autres termes, le fluide réfrigérant F1 circule dans le faisceau d'échange 1 en trois passes réparties sur deux rangs R1, R2.

De manière avantageuse, on tire profit de la structure modulaire du faisceau d'échange 1 10 en unités d'échange Ul-U6 pour diminuer la section de passage du fluide au fur et à mesure de son refroidissement.

Le groupe d'unités U4-U5 du rang aval R2 est monté en série avec l'unité d'échange U6 au moyen d'un capot de séparation 4 comme précédemment décrit, le capot de 15 séparation 4 étant monté entre les éléments collecteurs 3 des unités d'échange U5 et U6 comme représenté sur les figures 2 et 4b.

Pour relier en série les unités d'échanges U1-U3 avec les unités d'échanges U4-U5, les unités d'échange inférieures U3, U4 des rangs R1, R2 sont reliées par une canalisation 20 de liaison 6 représentée sur la figure 7B. Les extrémités de la canalisation de liaison 6 sont montées dans des orifices de communication 35 ménagés dans la surface latérale desdits éléments collecteurs 3, en regard de l'ouverture de communication 31. La canalisation de liaison 6 se présente sous la forme d'une canalisation tubulaire, de section circulaire, qui est courbée pour former un U dont les branches s'étendent 25 parallèlement à l'axe X. Comme indiqué par la flèche représentée sur la canalisation de liaison 6 de la figure 7B, le fluide réfrigérant F1 se déplace de l'unité d'échange U3 vers l'unité d'échange U4.

Pour former le circuit de circulation, les ouvertures extérieures des éléments collecteurs 30 3 des unités d'échange U1, U3, U4, U6 montées aux extrémités d'un rang R1, R2 sont fermées par des capots de fermeture 5 à l'exception des ouvertures destinée à l'entrée 11 et à la sortie 12 du fluide réfrigérant F l.

Le circuit de circulation du fluide réfrigérant F 1 est représenté de manière schématique sur la figure 9 avec les différents éléments structurels du faisceau F 1 précédemment décrits.

Dans cette forme de réalisation de l'invention, les rangs R1, R2 du faisceau d'échange de chaleur 1 sont maintenus entre eux dans leur partie supérieure par des clips 7 montés respectivement aux extrémités droite et gauche du faisceau 1 comme représenté sur les figures 2, 7A et 7B. En référence à la figure 2, chaque clip 7 s'étend sensiblement selon l'axe Y et comporte deux parties courbes 71, 72 destinées à maintenir respectivement les corps 30 des éléments collecteurs 3 des unités d'échange du rang amont R1 et du rang aval R2, les parties courbes 71, 72 étant reliées par un tenon 73, s'étendant sensiblement rectilignement. Le faisceau d'échange de chaleur 1 pourra constituer un condenseur de circuit de climatisation, comprenant un carter dans lequel est logé le faisceau 1. Le fluide réfrigérant est introduit dans le faisceau 1 par une conduite d'entrée communiquant avec l'entrée de distribution 11 et en ressort par une conduite de sortie en communication avec la sortie 12. Le fluide caloporteur F2, de l'eau de refroidissement moteur par exemple, est amené dans le carter par une tubulure d'entrée, une tubulure de sortie collectant le fluide caloporteur après traversée du carter.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Unité d'échange (U1-U6) pour un faisceau (1) d'échange de chaleur d'un échangeur de chaleur d'un véhicule automobile comprenant : un bloc de tubes (2) comportant au moins deux tubes (20) de circulation d'un premier fluide (F1), un espace de circulation (d) d'un deuxième fluide (F2) étant ménagé entre lesdits tubes (20) pour échanger de la chaleur avec le premier fluide (F1) circulant dans lesdits tubes (20), et au moins une canalisation (3) de conduite du premier fluide (F1) comportant au moins une ouverture de liaison (31), unité d'échange caractérisés par le fait que, lesdits tubes (20) étant reliés l'un à l'autre à au moins une de leurs extrémités (21, 25) pour former une extrémité de bloc de tubes (26, 27), l'extrémité de bloc de tubes (26, 27) est montée dans l'ouverture de liaison (31) pour mettre en communication le volume de la canalisation (3) avec le volume desdits tubes (20).
2. 2. Unité d'échange selon la revendication 1, dans lequel chaque tube (20) comportant un corps (30) présentant au moins un canal de circulation du premier 20 fluide (F1) et une surface extérieure destinée à être en contact avec le deuxième fluide (F2), lesdites extrémités de tubes (21, 25) sont solidarisées l'une à l'autre par leurs surfaces extérieures.
3. 3. Unité d'échange selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel au moins un 25 tube desdits tubes (20) comporte une partie centrale rectiligne (23) s'étendant selon un axe X, une partie intermédiaire oblique (22, 24) et une partie d'extrémité de liaison (21, 25) fixée à une extrémité de l'autre tube desdits tubes (20) pour former une extrémité de bloc de tubes (26, 27), la partie intermédiaire oblique (22, 24) reliant la partie centrale rectiligne (23) et la partie d'extrémité 30 de liaison (21, 25).
4. 4. Unité d'échange selon la revendication 3, dans lequel la partie d'extrémité de liaison (21, 25) dudit tube (20) est rectiligne et s'étend, de préférence, parallèlement à l'axe X. 10 15 35
5. 5. Unité d'échange selon l'une des revendications 3 à 4, dans lequel ledit tube (20) est plat dans sa partie centrale rectiligne (23).
6. 6. Unité d'échange selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel l'extrémité de bloc de tubes (26, 27) possède une section rectangulaire.
7. 7. Unité d'échange (U1-U6) selon l'une des revendications 3 à 6, dans laquelle, les deux tubes (20) dudit bloc de tubes (2) étant reliés l'un à l'autre à leurs deux extrémités (21, 25) pour former deux dites extrémités de bloc de tubes (26, 27), il est prévu une première et une deuxième dite canalisation (3) de conduite du premier fluide (F 1) à chacune desdites extrémités (26, 27) pour mettre en communication le volume des première et deuxième dites canalisations (3) avec le volume desdits tubes (20) dudit bloc de tubes (2).
8. 8. Unité d'échange selon la revendication 7, dans laquelle chaque canalisation (3) se présente sous la forme d'un élément collecteur modulaire (3) comportant un corps cylindrique (30) comprenant ladite ouverture de liaison (31), une première ouverture de circulation (33) et une deuxième ouverture de circulation (32) et des moyens de liaison (34) agencés pour coopérer par emboîtement avec un élément collecteur modulaire (3) d'une autre unité d'échange (U1-U6).
9. 9. Unité d'échange selon la revendication 8, dans laquelle les moyens d'emboîtement sont conformés pour, après emboîtement, fermer ladite ouverture de liaison (31) de l'élément collecteur modulaire (3) de manière à assurer une liaison étanche entre l'élément collecteur modulaire (3) et l'extrémité de bloc de tubes (26, 27) montée dans ladite ouverture de liaison (31).
10. 10. Faisceau comprenant au moins deux unités d'échange (U1-U2) selon l'une des revendications 8 à 9, dans lequel la première unité d'échange (U1) est empilée sur la deuxième unité d'échange (U2) par emboîtement de leurs éléments collecteurs (3) de manière à ce que les premières ouvertures de circulation (32) des éléments collecteurs (3) de la première unité d'échange (U1) puissent être en communication fluidique avec les deuxièmes ouvertures de circulation (33) des éléments collecteurs (3) de la deuxième unité d'échange (U2) de façon à former des volumes collecteurs pour le premier fluide de part et d'autre des blocs de tubes (2).11 Faisceau selon la revendication 10, dans lequel la première unité d'échange (Ul) est empilée sur la deuxième unité d'échange (U2) par emboîtement de leurs éléments collecteurs (3) de manière à ce que les premières ouvertures de circulation (32) des éléments collecteurs (3) de la première unité d'échange (U1) soient en communication fluidique avec les deuxièmes ouvertures de circulation (33) des éléments collecteurs (3) de la deuxième unité d'échange (U2) de façon à assurer une circulation du premier fluide en parallèle dans les tubes (20) d'un volume collecteur à l'autre. 12. Faisceau selon la revendication 10 comprenant au moins un capot de séparation (4) monté entre un premier élément collecteur (3) de la première unité d'échange (U5) et un deuxième élément collecteur (3) de la deuxième unité d'échange (U6) de manière à isoler les volumes des premier et deuxième éléments collecteurs (3) de manière à induire une circulation en série du premier fluide entre lesdites unités d'échange (U1-U2). 13. Faisceau selon la revendication 10, dans lequel des capots de séparation (4) sont montés de façon alternée dans les deux volumes collecteurs de manière à définir une circulation du premier fluide (F1) en passes successives, une passe étant définie par la ou les unités d'échange (U1-U6), parcourues en parallèle par le premier fluide (F1), prévues entre deux dits capots de séparation (4). 14. Faisceau selon la revendication 13, dans lequel le nombre d'unités d'échange (Ul-U6) décroît par passe de l'amont vers l'aval selon le sens d'écoulement du premier fluide (F 1). 15. Echangeur de chaleur de véhicule automobile entre un premier fluide (F 1) et un deuxième fluide (F2), caractérisé en ce que ledit échangeur comprend un carter de circulation du deuxième fluide (F2) dans lequel est logé un faisceau d'échange de chaleur (1) selon l'une des revendications 10 à 14, ledit carter comprenant, d'une part, une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie dudit fluide caloporteur dans le carter, et, d'autre part, une conduite d'entrée et une conduite de sortie du premier fluide dans le faisceau d'échange de chaleur (1).35