Brevet FR2664371A1 — publié le 19920110

ECHANGEUR DE CHALEUR, MONTE SUR VEHICULE, DU TYPE A FLUX PARALLELE. Cette invention concerne un échangeur de chaleur du type à flux parallèle, comportant une pluralité de tubes plats et d'ailettes ondulées empilées alternativement, un premier réservoir distributeur auquel lesdits tubes sont reliés par insertion de l'une de leurs extrémités, latéralement, dans ledit premier réservoir distributeur, ainsi qu'un second réservoir collecteur auquel lesdits tubes sont reliés par insertion de leurs autres extrémités, latéralement, dans ledit second réservoir collecteur. L'échangeur de chaleur du type à flux parallèle (par exemple un condenseur monté sur véhicule) comporte conventionnellement une pluralité de tubes plats et d'ailettes ondulées empilées alternativement, un premier réservoir distributeur auquel lesdits tubes sont reliés par insertion de leurs premières extrémités latéralement dans ledit premier réservoir distributeur, ainsi qu'un second réservoir collecteur auquel lesdits tubes sont reliés par insertion de leurs autres extrémités, latéralement, dans ledit second réservoir collecteur (chacun dudit premier réservoir distributeur et dudit second réservoir collecteur est habituellement constitué d'une conduite cylindrique) de façon qu'un flux parallèle de réfrigérant s'établisse à travers une pluralité de tubes entre le premier réservoir distributeur et le second réservoir collecteur. En ce qui concerne la façon dont les tubes respectifs sont reliés aux réservoirs distributeur/collecteur respectifs, il est bien connu, comme représenté sur la figure 9, de donner aux extrémités opposées de chaque tube 21 une forme plane, vu selon l'axe des réservoirs distributeur/collecteur respectifs 22, puis d'insérer ce tube, latéralement dans les réservoirs distributeur/collecteur respectifs 22 à travers des trous d'insertion respectifs 23, lesdites extrémités de forme plane s'étendant au-delà des bords desdits trous d'insertion 23, sur une longueur prédéterminée pour assurer une marge de brasage suffisante, puis de braser ces composants ensemble pour obtenir une liaison solidaire entre eux (comme décrit par exemple par les publications de demande de brevet japonais Nos. 1986- 235698 et 1988-112065) Dans cet art antérieur on utilisedes réservoirs distributeur/collecteur 22, ayant un diamètre supérieur à la largeur de chaque tube 21, de sorte que le prolongement de l'extrémité du tube qui s'étend dans les réservoirs distributeur/collecteur respectifs 22 peut être réduit et que de cette façon la résistance possible au flux de fluide réfrigérant qui se présente a l'intérieur des réservoirs distributeur/collecteur respectifs 22 peut être réduite. Toutefois, dans les échangeurs de chaleur de l'art antérieur, on rencontre inévitablement le problème suivant 1 'emploi de réservoirs distributeur/collecteur de grand diamètre nécessite obligatoirement un volume accru correspondant de fluide réfrigérant qui s'y écoule, bien que l'on puisse certainement réduire la résistance du flux du fluide réfrigérant en limitant le prolongement de l'extrémité des tubes dans les réservoirs distributeur/collecteur respectifs. Il faut comprendre ici que dans la mesure o il s'agit d'économiser du réfrigérant, on emploie de préférence des réservoirs distributeur/collecteur de petit diamètre au vu du fait que le volume du réfrigérant occupant normalement les réservoirs collecteur/distributeur correspond sensiblement à 50 % de celui contenu dans l'ensemble de l'échangeur de chaleur. Pour résoudre ce problème, on peut envisager, comme représenté par les figures 10 et 11, d'utiliser des réservoirs distributeur/collecteur 24 de petit diamètre et de réaliser ainsi une économie de réfrigérant Toutefois une telle contre-mesure se traduirait nécessairement en une augmentation correspondante du prolongement de l'extrémité du tube dans les réservoirs distributeur- collecteur respectifs 24 et, en conséquence, il apparaîtrait un dessin ondulé du flux de réfrigérant autour des extrémités des tubes, comme indiqué par une flèche en trait plein sur la figure 11, de sorte que la résistance du flux et, par conséquent, la perte de pression augmenterait de façon non souhaitable. Au vu du problème précité rencontré par l'échangeur de chaleur conventionnel, l'invention a été faite pour résoudre ce problème de façon efficace. Par conséquent, un but principal de l'invention est de proposer un échangeur de chaleur du type mentionné au début mais amélioré pour obtenir à la fois l'économie de fluide réfrigérant dans les réservoirs distributeur-collecteur et la diminution de la résistance du flux réfrigérant. Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'un échangeur de chaleur du type à flux parallèle, comportant une pluralité de tubes plats et d'ailettes ondulées empilées alternativement, un premier réservoir distributeur auquel lesdits tubes sont reliés par insertion de leurs premières extrémités, latéralement, dans ledit premier réservoir distributeur, ainsi qu'un second réservoir collecteur auquel lesdits tubes sont reliés par insertion de leurs autres extrémités, latéralement, dans ledit second réservoir collecteur, caractérisé par le fait que chaque extrémité de chaque tube inséré latéralement dans chaque réservoir distributeur/collecteur est découpée le long de la surface périphérique intérieure du réservoir distributeur/collecteur qui s'étend du côté de ce réservoir distributeur/collecteur qui reçoit l'extrémité du tube. Ces caractéristiques, buts et avantages de l'invention, ainsi que d'autres, apparaîtront à partir de la description qui suit de ses réalisations préférées prises en référence avec les dessins joints sur lesquels: Les figures 1 à 3 illustrent un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 1 étant une vue avant de l'échangeur de chaleur, la figure 2 étant une coupe du réservoir distributeur/collecteur prise selon la ligne II-II de la figure 1, et la figure 3 étant une vue en coupe prise selon la ligne III-III de la figure 2. Les figures 4 et 5 illustrent un second mode de réalisation de l'invention, la figure 4 étant une vue en coupe du réservoir distributeur/collecteur et la figure 5 étant une vue en bout du tube. La figure 6 est une vue en coupe du réservoir distributeur/collecteur construit comme troisième mode de réalisation de l'invention. Les figures 7 et 8 illustrent un quatrième mode de réalisation de l'invention, la figure 7 étant une vue en coupe du réservoir distributeur/collecteur et la figure 8 étant une vue semblable à la figure 7 mais illustrant une variante du réservoir distributeur/collecteur illustré par la figure 7; et les figures 9 à 11 illustrent l'art antérieur, les figures 9 et 10 étant des vues en coupe des réservoirs distributeur/collecteur, respectivement et la figure 11 étant une vue en coupe selon la ligne XI-XI de la figure 10. Les figures 1 et 2 illustrent un premier mode de réalisation de l'invention. L'échangeur de chaleur (par exemple un condenseur monté sur véhicule) 1 de cette réalisation comporte, comme on le voit sur la figure 1, une pluralité de tubes plats 4 disposés parallèlement les uns aux autres et dont les extrémités opposées sont reliées à un premier (par exemple le côté entrée) réservoir distributeur 2 et à un second (par exemple le côté sortie) réservoir collecteur 3, de l'autre côté, ainsi que des ailettes ondulées 5 interposées entre les paires respectives de tubes plats adjacents 4 L'échangeur de chaleur 1 comporte en outre des plaques latérales 6, 7 Le premier réservoir distributeur 2 présente une tubulure 8 (par exemple tubulure d'entrée) et le second réservoir collecteur 3 présente une tubulure 9 (par exemple tubulure de sortie) Les deux réservoirs distributeur/collecteur 2, 3 sont munis de cloisons 10 de sorte qu'il se produit un flux de réfrigérant en zigzag entre les tubulures 8, 9 associées aux réservoirs distributeur/collecteur 2, 3, respectivement. Chacun desdits réservoirs distributeur/collecteur 2, 3 est constitué, comme on le voit sur les figures 2 et 3, par une conduite de section droite cylindrique et les extrémités opposées de chacun des tubes 4 sontinsérées, latéralement, dans les réservoirs distributeur/collecteur respectifs 2, 3 à travers l'un des trous d'insertion 11 associé, la longueur du prolongement étant prédéterminée pour assurer la marge de brasage désirée Puis on brase les extrémités des tubes et les réservoirs distributeur/collecteur 2, 3 ensemble pour obtenir une liaison solidaire entre eux De plus, comme on le voit sur les figures 2 et 3, les extrémités des tubes respectifs insérées latéralement dans les réservoirs distributeur/collecteur respectifs 2, 3 sont, conformément à l'invention, découpées de façon à être incurvées le long des surfaces périphériques intérieures des réservoirs distributeur/collecteur respectifs, vu selon l'axe des réservoirs, c'est-à-dire vu dans la direction du flux réfrigérant. Selon ce mode de réalisation, par conséquent, le prolongement des extrémités des tubes qui s'étendent dans les réservoirs distributeur/collecteur respectifs 2, 3 est réduit de sorte que la résistance à l'écoulement du fluide réfrigérant qui s'écoule à travers les réservoirs distributeur/collecteur respectifs 2, 3 est significativement réduite et que la section droite de passage du réfrigérant est augmentée Ceci permet de façon correspondante d'utiliser des réservoirs distributeur/collecteur de plus petit diamètre de façon à réduire le volume à l'intérieur de chaque réservoir et donc d'obtenir l'économie désirée de réfrigérant. On va maintenant discuter du second mode de réalisation de l'invention. Conformément à ce mode de réalisation, comme représenté par la figure 4, chacune des extrémités de tube a sa largeur qui va en cône en direction du réservoir distributeur/collecteur associé et qui est découpée pour présenter une forme semblable à celle au précédent mode de réalisation En outre, chacune des extrémités de tube qui va en cône est, comme représenté par la figure 5, suffisamment épaisse pour donner un passage de réfrigérant de surface de section droite uniforme sur sa longueur. Par conséquent, le second mode de réalisation permet, comme représenté par la figure 4, d'employer des réservoirs distributeur/collecteur d'un diamètre t inférieur à la largeur T du tube et d'obtenir encore une économie de réfrigérant. On va maintenant expliquer le troisième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, chaque réservoir distributeur/collecteur * 2, 3 est diamétralement divisé en un réservoir 12 et en une plaque d'extrémité 13 tandis que chacune des extrémités de tube est formée pour présenter une forme incurvée semblable à celle des précédentes réalisations. Selon ce mode de réalisation, ledit réservoir 12 et ladite plaque d'extrémité 13 sont respectivement incurvés circulairement avec sensiblement le même rayon de courbure et sont joints ensemble pour présenter une section droite sensiblement elliptique des réservoirs distributeur/collecteur 2, 3 Dans ce cas, la plaque d'extrémité 13 est jointe, le long de ses bords de jonction opposés 13 a, au réservoir 12, lesdits bords de jonction 13 a étant placés à l'intérieur des bords de jonction correspondants 12 a du réservoir 12 Les tubes respectifs 4 sont insérés latéralement dans les réservoirs distributeur/collecteur à travers les trous d'insertion 11 de ladite plaque d'extrémité 13. Par conséquent, le troisième mode de réalisation permet de confi- gurer le réservoir distributeur/collecteur de façon à ce qu'il présente une section droite sensiblement elliptique Ceci, à son tour, permet de réduire le volume intérieur de chaque réservoir distributeur/collecteur et par conséquent d'aboutir à une autre économie de réfrigérant. La combinaison du réservoir distributeur/collecteur à deux éléments avec l'extrémité du tube en cône comme représenté par la figure 4 va améliorer encore l'effet d'économie de réfrigérant. Bien que le réservoir distributeur/collecteur à deux éléments soit représenté comme comportant le réservoir et la plaque d'extrémité, l'un et l'autre incurvés avec sensiblement le même rayon de courbure, le réservoir et la plaque d'extrémité peuvent être incurvés avec un rayon de courbure différent pour former des surfaces incurvées autres que les surfaces incurvées circulairement, par exemple des surfaces incurvées elliptiquement. Enfin, les figures 7 et 8 illustrent le quatrième mode de réalisa- tion de l'invention Cette réalisation emploie également les réservoirs distributeur/collecteur 2, 3, chacun diamétralement divisé en un réservoir 12 et une plaque d'extrémité 13, de la même façon que dans le troisième mode de réalisation Chaque extrémité du tube 4 peut présenter une forme triangulaire par découpage à partir de la forme initiale de l'extrémité du tube comme représenté par la figure 7, ou de même, peut représenter une forme trapézoîdale comme représenté par la figure 8 Par conséquent, conformément à l'invention, chaque extrémité de chaque tube insérée dans chaque réservoir distributeur/collecteur est découpée le long de la surface périphérique intérieure du réservoir distributeur/collecteur qui s'étend du côté de ce réservoir distributeur/collecteur qui reçoit l'extrémité du tube et par conséquent peut présenter toute forme autre que ladite forme incurvée circulairement, par exemple la forme angulaire comme dans ce quatrième mode de réalisation. REVENDICATIONS 1 Echangeur de chaleur ( 1) du type à flux parallèle, comportant une pluralité de tubes plats ( 4) et d'ailettes ondulées ( 5) empilées alternativement, un premier réservoir distributeur ( 2) auquel lesdits tubes ( 4) sont reliés par insertion de leurs premières extrémités, latéralement, dans ledit premier réservoir ( 2) distributeur, ainsi qu'un second réservoir collecteur ( 3) auquel lesdits tubes sont reliés par insertion de leurs autres extrémités, latéralement,, dans ledit second réservoir ( 3) collecteur, caractérisé par le fait que chaque extrémité de chaque tube ( 4) insérée latéralement dans chaque réservoir distributeur/collecteur ( 2,3) est découpée le long de la surface périphérique intérieure du réservoir distributeur/collecteur qui S 'étend du côté de ce réservoir distributeur/collecteur ( 2,3) qui reçoit l'extrémité du tube ( 4). 2 Echangeur de chaleur du type à flux parallèle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des réservoirs distributeur/collecteur:( 2,3) comporte une conduite cylindrique. 3 Echangeur de chaleur du type à flux parallèle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des réservoirs distributeur/collecteur est diamétralement divisé en une plaque d'extrémité ( 13) comportant les trous d'insertion ( 11) de tube ( 4) et en un réservoir ( 12) situé à une certaine distance des tubes ( 4). 4 Echangeur de chaleur du type à flux parallèle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite extrémité découpée du tube ( 4) est incurvée circulairement le long de la surface périphérique intérieure du réservoir distributeur/collecteur ( 2,3). Echangeur de chaleur du type à flux parallèle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on donne à ladite extrémité découpée du tube ( 4) une forme triangulaire en partant de la forme initiale de l'extrémité du tube. 6 Echangeur de chaleur du type à flux parallèle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on donne à ladite extrémité découpée du tube ( 4) une forme trapézoïdale en partant de la forme initiale de l'extrémité du tube.