Brevet FR2757612A1 — publié le 19980626

Condenseur à réservoir intégré perfectionné, notamment pour un circuit de climatisation de véhicule automobile L'invention concerne les circuits de climatisation, par exemple des installations de climatisation de véhicule automobile, et plus particulièrement les condenseurs à réservoir intégré, utilisés dans de telles installations. Les condenseurs à réservoir intégré comprennent une partie dite "de condensation", destinée à refroidir un fluide frigorigène, issu d'une partie amont du circuit de climati- sation, de sorte qu'il parvienne à une température de conden- sation Tc, et une partie dite "de sous-refroidissement", destinée à abaisser la température du fluide frigorigène condensé en dessous de Tc avant qu'il ne soit évacué dans une partie aval du circuit de climatisation. Ces condenseurs sont constitués d'un faisceau de tubes monté entre des première et seconde boites collectrices qui s'éten- dent dans une direction sensiblement verticale. La seconde boite est divisée par une cloison sensiblement verticale en des première et seconde parties. La première boîte collec- trice et la première partie sont chacune subdivisée, de façon étanche, par des cloisons sensiblement horizontales en des première, seconde et troisième chambres superposées dans cet ordre en partant d'une partie supérieure, les première et troisième chambres de la seconde boîte communiquant par des premier (entrée) et second (sortie) orifices respectivement avec des parties supérieure et inférieure de la seconde partie qui forme le réservoir intégré, lequel permet la communication entre les parties de condensation et de sous- refroidissement. Les installations de climatisation actuelles, équipées de tels condenseurs, ont un volume de fluide frigorigène qui diminue sensiblement au cours du temps en raison du vieillis- sement dudit fluide. Cette diminution provoque une réduction, généralement progressive, de l'écart de température AT entre la température de condensation Tc et la température de sous- refroidissement Ts. On considère que le condenseur reste efficace tant que AT est supérieur à environ 10 C. Selon que le fluide pénètre dans une partie supérieure ou une partie inférieure du réservoir intégré, la courbe qui repré- sente l'évolution de l'écart de température en fonction du volume de fluide frigorigène qui circule dans l'installation, est soit une fonction sensiblement monotone croissante (voir figure 1), soit une fonction croissante au début, puis sensiblement constante (palier), puis de nouveau croissante (voir figure 2). Un condenseur à palier peut donc assurer un AT supérieur à environ 10 C pendant des durées plus longues qu'un condenseur sans réel palier. Plus le palier sera long, plus la durée d'efficacité du condenseur sera longue, ou plus il pourra fonctionner avec une faible quantité de fluide frigorigène, permettant ainsi de réduire les dimensions de son réservoir. Les condenseurs à palier à réservoir intégré sont connectés au circuit de climatisation par leur partie supérieure, contrairement aux condenseurs sans palier de même type, dits à alimentation "par le bas", qui sont connectés par une partie intermédiaire, généralement inférieure. Il en résulte que ces condenseurs à palier ne peuvent pas être utilisés dans certaines installations de climatisation. De plus, en raison de la très faible distance qui sépare l'entrée et la sortie de leur réservoir intégre, ces conden- seurs à palier connus ne peuvent recevoir des moyens de filtration que dans une partie inférieure du réservoir, de très petit volume et difficile d'accès dans la mesure o lesdits moyens de filtration sont introduits depuis une partie supérieure de ce réservoir. Un but de l'invention est donc de procurer un condenseur à réservoir intégré qui ne présente pas les inconvénients précités. L'invention propose à cet effet un condenseur à réservoir intégré du type défini en introduction, dans lequel la seconde partie (réservoir intégré) de la seconde boite, d'une part est subdivisée en des première et seconde chambres par une cloison sensiblement horizontale, munie d'un passage de dimensions choisies et placée, de préférence, sensiblement au même niveau que la cloison horizontale séparant les première et seconde chambres de la seconde boite, et d'autre part loge un conduit, de section transversale de dimensions égales, par valeurs inférieures, à celles du passage, et muni de première et seconde extrémités opposées l'une à l'autre, ladite première extrémité débouchant dans la première chambre de la seconde partie, par le passage, pour permettre une communica- tion entre les première et seconde chambres de la seconde partie. La Demanderesse s'est en effet aperçu que de façon surpre- nante une solution pour obtenir un palier dans les conden- seurs a réservoir intégré, munis d'entrée (premier orifice) et de sortie (second orifice) relativement éloignées l'une de l'autre, consistait à rapprocher artificiellement lesdites entrée et sortie. Selon l'invention, un tel rapprochement est possible grâce à l'utilisation d'un conduit qui comprend des extrémités opposées qui débouchent respectivement dans les parties supérieure et inférieure du réservoir (seconde partie). Préférentiellement, le conduit s'étend à l'intérieur de la seconde chambre de la seconde partie sur au moins la moitié de son extension verticale. Plus préférentiellement encore, la seconde extrémité du conduit débouche dans la seconde chambre de la seconde partie sensiblement au niveau du second orifice (sortie du réser- voir). En fait, la Demanderesse s'est aperçu que plus la seconde extrémité du conduit était proche de la sortie (second orifice) du réservoir, plus le palier était long. Il semble- rait qu'en effectuant le rapprochement précité, on rende petit le rapport entre le volume de fluide frigorigène qui circule entre les entrée et sortie du réservoir intégré (seconde partie) et le volume disponible dans le réservoir intégré, hors du conduit. Le fluide frigorigène condensé qui débouche dans le réservoir par son entrée est alors introduit dans le conduit, puis aspiré en sortie de celui-ci par la sortie du réservoir, permettant ainsi au circuit de climati- sation de fonctionner en "circuit fermé", le reste du fluide frigorigène, dit "dormant", étant stocké dans les parties du réservoir extérieures au conduit. Dans une forme de réalisation particulière, d'une première part, la première extrémité du conduit est terminée par un bouchon, d'une seconde part, la paroi qui délimite la partie supérieure de la seconde boîte collectrice comporte au niveau de la première chambre de la seconde partie une première ouverture de forme adaptée au bouchon pour permettre son immobilisation à étanchéité dans une position prédéterminée après introduction du conduit dans ladite seconde partie au travers de l'ouverture, et d'une troisième part, la première extrémité du conduit comprend sur une face latérale, sensi- blement en regard de la première ouverture, de secondes ouvertures destinées à permettre l'entrée du fluide frigori- gène à l'intérieur du conduit. Dans cette réalisation, le bouchon est muni de préférence d'au moins un joint d'étanchéité propre à assurer son étan- chéité au niveau de la première ouverture de la première chambre de la seconde partie. De la sorte, on peut réaliser un conduit amovible. Selon une autre caractéristique de l'invention, le conduit, qu'il soit amovible ou non, peut loger des moyens de filtra- tion constitués de moyens de filtration d'impuretés et/ou de moyens de dessiccation. Cela permet au condenseur d'assurer une ou deux fonctions supplémentaires. Afin de limiter le plus possible les pertes de charges liées à la présence des moyens de filtration dans le conduit, il est préférable que ceux-ci soient logés dans la première extrémité du conduit, laquelle est logée dans la première chambre de la seconde partie. Par ailleurs, lorsque les moyens de filtration sont répartis dans le conduit, il est avantageux que la seconde extrémité de celui-ci comprenne une partie terminale fermée munie de troisièmes ouvertures destinées à permettre la sortie du fluide frigorigène hors du conduit. Cela permet d'éviter que les moyens de filtration se dispersent à l'intérieur du réservoir, et par conséquent dans tout le condenseur. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un diagramme illustrant l'évolution de l'écart de température de sous-refroidissement en fonction du volume de fluide frigorigène qui circule, dans un condenseur à réservoir intégré, et à "alimentation par le bas", de la technique antérieure; - la figure 2 est un diagramme illustrant l'évolution de l'écart de température de sous-refroidissement en fonction du volume de fluide frigorigène qui circule, dans un condenseur à réservoir intégré, et à "alimentation par le bas", selon l'invention; - la figure 3 est un schéma illustrant un condenseur selon l'invention, dans un premier mode de réalisation; et - la figure 4 est un schéma illustrant un condenseur selon l'invention, dans un second mode de réalisation. On a représenté sur la figure 3 un condenseur à réservoir intégré 1 selon l'invention. Ce type de condenseur fait partie, par exemple, d'un circuit de climatisation d'une installation de climatisation, par exemple d'un véhicule automobile. Ce type de condenseur est constitué d'une première 2 et d'une seconde 3 boites collectrices sensible- ment parallèles entre elles, et placées dans des positions sensiblement verticales. Les boites collectrices 2 et 3 communiquent par l'intermédiaire d'une multiplicité de tubes 4 formant un faisceau de tubes, parallèles entre eux et placés dans une position sensiblement horizontale. Ce condenseur 1 peut être divisé en deux parties, une première partie 5 dite "de condensation", et une seconde partie 6 dite de "sousrefroidissement". La première partie de condensation 5 est destinée à recevoir le fluide frigori- gène issu d'une partie amont (non représentée) du circuit de climatisation, de façon à le refroidir et à le condenser à une température de condensation Tc. La seconde partie de sous- refroidissement 6 est destinée à abaisser la température du fluide condensé jusqu'à une température de sous-refroidisse- ment Ts qui est de préférence inférieure d'environ 10 C (AT) a Tc. En d'autres termes, Ts = Tc - AT. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, la première boite collectrice 2 est subdivisée par deux cloisons sensiblement horizontales en des première 8, seconde 9 et troisième 10 chambres disposées les unes au- dessus des autres, la première chambre 8 étant placée dans la partie supérieure du conden- seur. La seconde boite collectrice 3 est, tout d'abord, divisée par une cloison verticale 11 en des première 12 et seconde 13 parties, la seconde partie 13 formant le réservoir intégré du condenseur. Cette seconde boite collectrice 3 est également subdivisée en sa première partie 12 par deux cloisons sensiblement horizontales 7 en des première 14, seconde 15 et troisième 16 chambres disposées les unes au-dessus des autres, la première chambre 14 étant placée dans la partie supérieure du condenseur 1. Le réservoir intégré 13 est également subdivisé, par une cloison de séparation 23, sensiblement horizontale et placée de préférence à un niveau sensiblement identique au niveau de la cloison 7 qui délimite les première 14 et seconde 15 chambres de la première partie 12, en des première 17 et seconde 18 chambres, ladite chambre 17 se trouvant dans la partie supérieure du condenseur 1. Les premières chambres 14 et 17 formées dans la partie supérieure de la seconde boite collectrice 3 communiquent grâce à un premier orifice 19 réalisé dans la cloison verticale 11. De même, la troisième chambre 16 de la première partie 12 et la seconde chambre 18 de la seconde partie 13 (réservoir intégré) communiquent par un second orifice 20 réalisé dans la partie inférieure du condenseur 1. Le trajet du fluide frigorigène à l'intérieur du condenseur est matérialisé sur la figure 3 par les différentes flèches. Le fluide frigorigène issu de la partie amont du circuit de climatisation arrive dans la seconde chambre 9 de la première boite collectrice 2 par une tubulure d'entrée 21. Il circule alors dans les tubes 4 qui débouchent respectivement dans la seconde chambre 9 de la première boite collectrice et dans la seconde chambre 15 de la première partie 12 de la seconde boite collectrice 3. Une fois dans cette seconde chambre 15, il circule dans des tubes 4 qui débouchent respectivement dans ladite seconde chambre 15 et dans la première chambre 8 de la première boite collectrice 2. Puis, il emprunte de nouveaux tubes 4 qui débouchent respectivement dans la première chambre 8 et dans la première chambre 14 de la première partie 12 de la seconde boîte collectrice 3. Il passe alors dans la première chambre 17 du réservoir intégré 13 grâce à la première ouverture 19. Pour permettre la communication entre les première 17 et seconde 18 chambres du réservoir intégré 13, l'invention prévoit un passage 22 de dimensions choisies réalisé dans la cloison horizontale de séparation 23. Ce passage 22 est de préférence placé dans une position centrale. L'invention prévoit également un conduit 24 comprenant une première extrémité 25 débouchant dans la première chambre 17 du réservoir intégré 13, et une seconde extrémité 26 débouchant, de préférence, dans une partie inférieure du réservoir intégré 13. La première extrémité 25 du conduit 24 est de préférence solidarisée de la cloison horizontale de sépara- tion 23. Bien entendu, et même si ce n'est pas représenté sur la figure 3, la première extrémité 25 du conduit 24 peut faire saillie à l'intérieur de la première chambre 17 du réservoir intégré 13. Ce conduit présente une extension longitudinale (verticale) à l'intérieur de la seconde chambre 18 du réservoir intégré 13 au moins égale à la moitié de la hauteur de cette seconde chambre 18. Plus préférentiellement encore, la seconde extrémité 26 débouche sensiblement au niveau du second orifice 20 qui permet la communication entre la troisième chambre 16 de la première partie 12 et la seconde chambre 18 du réservoir 13. La Demanderesse s'est en effet aperçu qu'en procédant de la sorte, un condenseur à réservoir intégré à alimentation "par le bas" (en référence à l'emplacement de la tubulure d'entrée 21) présentait une caractéristique à palier, du type décrit dans l'introduction en référence à la figure 2. De façon surprenante, plus la seconde extrémité 26 du conduit 24 est proche du second orifice 20, plus le palier de la courbe d'évolution de AT (écart de température de sous-refroi- dissement) en fonction du volume de fluide frigorigène qui circule dans le condenseur selon l'invention (décrite dans l'introduction en référence à la figure 2), est longue. Le fluide refroidi et condensé qui se trouve dans la première chambre 17 du réservoir intégré 13 emprunte le conduit 24 et débouche dans la seconde chambre 18 du réservoir intégré 13, à proximité du second orifice 20. Il est alors aspiré dans la troisième chambre 16 de la première partie 12 de la seconde boite collectrice 3, puis circule dans les tubes 4 qui débou- chent respectivement dans cette troisième chambre 16 et dans la troisième chambre 10 de la première boite collectrice 2. Parvenu dans cette troisième chambre 10, il retourne dans une partie aval (non représentée) sur la figure, du circuit de climatisation grâce à une tubulure de sortie 27. En résumé, le fluide frigorigène arrive dans le condenseur à une température T, circule dans les tubes 4 de la partie de condensation 5, o il se refroidit progressivement et se condense jusqu'à atteindre la première chambre 14 de la seconde partie 12 de la seconde boite collectrice 3. Le fluide frigorigène est alors à la température de condensation Tc. Il circule alors dans le réservoir intégré 13 o s'effec- tue une séparation des phases gazeuse et liquide, puis parvient dans la troisième chambre 16 de la seconde partie 12 de la seconde boite collectrice 3. Il se trouve alors dans la partie de sous-refroidissement 6 du condenseur 1, qui permet d'abaisser sa température à une température de sous-refroi- dissement Ts inférieure d'au moins 10 à la température de condensation Tc. On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire une variante du condenseur selon l'invention décrit ci-avant. Dans cette variante, tous les éléments constituant le condenseur sont identiques à ceux décrits précédemment, à l'exception du conduit et de la partie supérieure du réser- voir intégré. En effet, dans cette variante, le réservoir intégré 13 loge des moyens de filtration 30 qui peuvent être des moyens de filtration d'impuretés et/ou des moyens de dessiccation. Pour ce faire, le conduit 24 comprend une première extrémité conformée 25 sensiblement aux dimensions de la première chambre 17 du réservoir intégré 13. Cette première extrémité conformée 25 loge les moyens de filtration 14, et est obstruée à étanchéité en sa partie terminale par un bouchon 28. Le bouchon est solidarisé de la première extrémité 25, de préférence, par sertissage. De préférence, la paroi 29 qui forme la cloison d'extrémité supérieure de la seconde boite collectrice 3 comprend une première ouverture 31, au niveau de la partie supérieure du réservoir intégré 13, de façon à permettre l'introduction ou l'extraction du conduit 24 muni des moyens de filtration 30. Pour assurer l'étanchéité du réservoir 13 au niveau de la première ouverture 31, le bouchon comprend, avantageusement, d'une part une partie conformée aux dimensions de cette première ouverture 31, et d'autre part, au moins un joint d'étanchéité 32, par exemple un joint torique. On peut prévoir également des moyens d'immobilisation du bouchon relativement à la seconde boite collectrice 3. Par ailleurs, pour permettre l'entrée du fluide frigorigène à l'intérieur de la première extrémité conformée 25 du conduit 24, tout en interdisant la sortie des moyens de filtration 30, on prévoit sur une face longitudinale de cette première extrémité 25 une ou plusieurs secondes ouvertures (ou trous calibrés) 33 en des positions choisies, de telle sorte que lesdits trous calibrés se trouvent placés sensible- ment en regard du premier orifice 19 une fois le conduit 24 installé dans le réservoir intégré 13. Le fluide frigorigène refroidi et condensé peut alors pénétrer à l'intérieur de la seconde extrémité 25, être filtré par les moyens de filtra- tion 30 qu'elle contient, emprunter la partie centrale du conduit 24 et déboucher par la seconde extrémité 26 de ce conduit à proximité du second orifice 20. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 4, les moyens de filtration sont exclusivement contenus dans la première extrémité 25, et plus particulièrement dans la première chambre 17 du réservoir intégré 13. Pour ce faire, on prévoit à la frontière 34 entre la première extrémité 25 et la partie centrale du conduit 24 une grille calibrée 36 (formant de troisièmes ouvertures calibrées) qui interdit la migration des moyens de filtration 30 dans la partie centrale du conduit 24. Bien entendu, dans une variante, on pourrait prévoir des moyens de filtration 30 dans tout le conduit 24, ou dans une partie de celui-ci, différente de sa première extrémité 25. Dans ce cas, on prévoirait la grille calibrée 36 au niveau de la partie terminale 35 de la seconde extrémité 26 du conduit 24 pour éviter la migration des moyens de filtration 30 à l'intérieur du condenseur. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit précédemment, seulement à titre d'exemple, mais elle s'étend à d'autres variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, le conduit 24 illustré sur la figure 3 peut être un conduit amovible. Dans ce cas, il faudrait prévoir, comme dans le mode de réalisation décrit en référence à la figure 4, une première ouverture 31 dans la paroi 29 formant cloison d'extrémité supérieure pour la seconde boite collectrice 3, ainsi que des moyens de fermeture, tels que le bouchon 28 décrit précédemment. De même, on pourrait prévoir, dans le conduit 24 du conden- seur illustré sur la figure 3, des moyens de filtration. Par ailleurs, on a décrit un réservoir dans lequel la cloison de séparation 23 était sensiblement au même niveau que la cloison 7 séparant les première 14 et seconde 15 chambres de la première partie 12 de la seconde boite collectrice 3, mais il est clair que cette cloison 23 pourrait être placée légèrement au dessus, ou en dessous, de ladite cloison 7. Enfin, on a décrit en référence à la figure 3 un conduit 24 solidarisé, par sa première extrémité 25, de la cloison de séparation 23, mais il est clair que la cloison et le conduit peuvent être réalisés en une unique pièce conformée. Revendications 1. Condenseur pour un circuit de réfrigération parcouru par un fluide frigorigène, du type comprenant un faisceau de tubes (4) monté entre des première (2) et seconde (3) boites collectrices s'étendant dans une direction sensiblement verticale, la seconde boîte (3) étant divisée par une cloison sensiblement verticale (11) en des première (12) et seconde (13) parties, la première boite collectrice (2) et la première partie (12) étant chacune subdivisée, de façon étanche, par des cloisons sensiblement horizontales (7) en des première (8;14), seconde (9;15) et troisième (10;16) chambres superposées dans cet ordre en partant d'une partie supérieure, les première (14) et troisième (16) chambres de la seconde boite (3) communiquant par des premier (19) et second (20) orifices respectivement avec des parties supé- rieure (17) et inférieure (18) de la seconde partie (13), le fluide circulant en remontant de la seconde chambre (9) de la première boîte (2) vers la première chambre (14) de la seconde boite (3), puis en descendant via la seconde partie (13) de la seconde boîte collectrice vers la troisième chambre (10) de la première boîte (2), caractérisé en ce que la seconde partie (13) de la seconde boite (3) est subdivisée en des première (17) et seconde (18) chambres par une cloison de séparation (23) sensiblement horizontale munie d'un passage (22) de dimen- sions choisies, et loge un conduit (24), de section transver- sale de dimensions égales, par valeurs inférieures, à celles du passage (22), et muni de première (25) et seconde (26) extrémités opposées l'une à l'autre, ladite première extré- mité (25) débouchant dans la première chambre (17) de la seconde partie (13), par le passage (22), pour permettre une communication entre les première (17) et seconde (18) chambres de la seconde partie (13). 2. Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit (24) s'étend à l'intérieur de la seconde chambre (18) de la seconde partie (13) sur au moins la moitié de son extension verticale. 3. Condenseur selon la revendication 2, caractérisé en ce la seconde extrémité (26) du conduit (24) débouche dans la seconde chambre (18) de la seconde partie (13) sensiblement au niveau du second orifice (20). 4. Condenseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première extrémité (25) du conduit (24) est terminée par un bouchon (28), en ce que la paroi (29) qui délimite la partie supérieure de la seconde boîte collectrice (3) comporte au niveau de la première chambre (17) de la seconde partie (13) une première ouverture (31) de forme adaptée au bouchon (28) pour permettre son immobili- sation à étanchéité dans une position prédéterminée après introduction du conduit (24) dans ladite seconde partie (13) au travers de l'ouverture (22), et en ce que la première extrémité (25) du conduit (24) comprend sur une face latéra- le, sensiblement en regard de la première ouverture (19), de secondes ouvertures (33) destinées à permettre l'entrée du fluide frigorigène à l'intérieur du conduit (24). 5. Condenseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bouchon (28) est muni d'au moins un joint d'étanchéité (32) propre à assurer l'étanchéité au niveau de la première ouverture (31) de la première chambre (17) de la seconde partie (13). 6. Condenseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première extrémité (25) du conduit (24) est solida- risée du bouchon (28) par sertissage. 7. Condenseur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le conduit (24) loge des moyens de filtration (30). 8. Condenseur selon l'une des revendications 4 à 6 en combinaison avec la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de filtration (30) sont logés dans la première extrémité (25) du conduit (24), laquelle est logée dans la première chambre (17) de la seconde partie (13). 9. Condenseur selon l'une des revendications 4 à 6 en combinaison avec l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la seconde extrémité (26) du conduit (24) comprend dans une partie terminale (35) de troisièmes ouvertures destinées à permettre la sortie du fluide frigorigène hors du conduit (24). 10. Condenseur selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les moyens de filtration (30) compor- tent des moyens de filtration d'impuretés. 11. Condenseur selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que les moyens de filtration (30) compor- tent des moyens de dessiccation. 12. Condenseur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la cloison de séparation (23) de la seconde partie (13) est placée sensiblement au même niveau que la cloison (7) séparant les première (14) et seconde (15) chambres de la première partie (12) la seconde boite (3).