Brevet FR2764680A1 — publié le 19981218

Condenseur à bloc de traitement externe, notamment pour un circuit de climatisation de véhicule automobile L'invention concerne le domaine des installations de climatisation, par exemple de véhicule automobile. Les condenseurs qui sont utilisés dans les circuits de réfrigération de certaines de ces installations comprennent habituellement un faisceau de tubes monté entre des première et seconde boîtes collectrices communiquant respectivement avec le circuit par une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie. L'invention concerne plus particulièrement les condenseurs dans lesquels les boîtes collectrices sont sensiblement verticales, et qui comportent un réservoir (ou bouteille) sensiblement parallèle aux boîtes et logeant des moyens de traitement du fluide qui circule dans le circuit de climatisation. On entend par moyens de traitement, par exemple, des moyens de filtration et/ou de dessiccation. Le réservoir peut être intégré dans la seconde boîte collectrice, ou bien être solidarisé à celle-ci par assemblage. Cette intégration de la fonction de traitement dans le réservoir impose à certains condenseurs une architecture interne particulière, où la seconde boîte collectrice comprend des parties inférieure et supérieure qui communiquent respectivement par des ouvertures inférieure et supérieure avec des parties inférieure et supérieure du réservoir, la partie supérieure de la seconde boîte étant subdivisée en une chambre inférieure comprenant l'ouverture supérieure et une chambre supérieure communiquant avec la tubulure de sortie. Par ailleurs, lorsque le condenseur comporte une partie dite "de sous-refroidissement'1, celle-ci doit être placée en aval des moyens de traitement, si bien que ces derniers doivent être implantés dans la partie inférieure du réservoir. Or, pour augmenter la durée de vie du condenseur, il est impératif que les moyens de traitement puissent être remplacés régulièrement. Une telle opération de remplacement peut s'avérer complexe en raison de l'architecture du condenseur. De plus, dans certaines applications il est impératif que l'opération de remplacement s'effectue par le haut du réservoir, grâce à une ouverture supérieure. Il en résulte que les moyens de traitement, qui sont habituellement contenus dans un bloc de traitement (ou cartouche), doivent être implantés à une distance importante de ltouverture supérieure permettant leur introduction. Cela nécessite par conséquent des blocs de traitement de grande dimension qui réduisent l'efficacité du condenseur du fait de la réduction du volume efficace du réservoir, et nécessitent que l'ouver- ture supérieure et ses joints d'étanchéité présentent de grandes dimensions. Un but de l'invention est donc de procurer un condenseur qui ne présente pas tout ou partie des inconvénients précités. L'invention propose à cet effet un condenseur du type défini en introduction, dans lequel le réservoir comprend un premier orifice et un second orifice placé dans sa partie supérieure, et qui comprend un bloc de traitement du fluide, solidarisé au réservoir par des moyens d'immobilisation et muni de troisième et quatrième orifices agencés respectivement pour coopérer à étanchéité avec les premier et second orifices du réservoir de sorte que le fluide puisse circuler du réservoir vers le bloc via les premier et troisième orifices, puis du bloc vers la partie supérieure du réservoir via les quatrième et second orifices, avant d'être évacué dans ladite chambre inférieure de la partie supérieure de la seconde boîte collectrice via son ouverture supérieure. De la sorte, pour remplacer les moyens de traitement, il n'y a plus qu'à désolidariser le bloc du réservoir, ce qui simplifie très notablement les opérations de maintenance. De plus, le réservoir assure pleinement sa fonction du fait que les moyens de traitement n'y sont plus intégrés. Dans une architecture préférentielle, le réservoir loge, d'une part, une cloison sensiblement horizontale qui le subdivise en une chambre inférieure et une chambre supérieure comprenant les premier et second orifices, et d'autre part, un conduit d'alimentation traversant à étanchéité la cloison horizontale et muni de première et seconde extrémités débouchant respectivement au niveau du premier orifice et dans la chambre inférieure du réservoir. Ainsi, le fluide qui parvient dans le réservoir est contraint à circuler dans le conduit d'alimentation, puis dans le bloc de traitement, avant d'être réintroduit dans la partie de sous-refroidissement du condenseur (laquelle est placée en aval de la chambre inférieure de la partie supérieure de la seconde boîte collectrice). Le traitement du fluide s'en trouve très sensiblement amélioré. Dans ce mode de réalisation, il est particulièrement avantageux que les premier et second orifices soient réalisés dans une face d'extrémité horizontale de la paroi délimitant la chambre supérieure du réservoir. Cela permet en effet de loger le bloc de traitement au dessus du réservoir. Il est clair que la dimension du réservoir peut être adaptée, de sorte que la hauteur totale de l'ensemble bloc-réservoir soit sensiblement égale à la hauteur des boîtes collectrices. Cela permet de réaliser des condenseurs compacts facilement implantables. Préférentiellement, la seconde extrémité du conduit d'alimentation débouche à proximité de l'ouverture inférieure de la seconde boîte, de sorte que seul le fluide en phase liquide soit traité par le bloc de traitement. Le bloc pourra être solidarisé au réservoir, soit par un collier ajustable, soit par une vis destinée à traverser à étanchéité le bloc pour coopérer avec un trou fileté formé dans le réservoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, les premier, second, troisième et quatrième orifices sont conformés en éléments mâles ou femelles, de sorte que les premier et troisième orifices d'une part, et second et quatrième orifices d'autre part, coopèrent deux à deux par emboîtement mâle-femelle. Préférentiellement, chaque orifice conformé en forme d'élément mâle comprend extérieurement au moins un joint d'étanchéité. Il en résulte une amélioration très sensible de l'étanchéité du réservoir, du fait des dimensions réduites des joints au niveau des orifices permettant le passage du fluide. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le bloc de traitement comprend une cavité alimentée en fluide par le troisième orifice et subdivisée en au moins une chambre de traitement et une chambre d'évacuation. Avantageusement, cette cavité loge un canal d'évacuation muni d'extrémités débouchant respectivement dans la chambre d'évacuation et au niveau du quatrième orifice, de sorte que le fluide traité soit injecté directement de la chambre d'évacuation dans la chambre supérieure du réservoir qui communique par la seconde ouverture avec la chambre inférieure de la partie supérieure de la seconde boîte collectrice. La cavité pourra loger des moyens de dessiccation et/ou des moyens de filtration, comme par exemple un ou plusieurs filtre(s) d'impuretés. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - les figures 1A et 1B illustrent respectivement en des vues de face et du dessus un condenseur selon l'invention; - la figure 2 illustre, en une vue en coupe transversale selon l'axe II-II de la figure 1B, la seconde boîte collectrice assemblée à un couple réservoir-bloc de traitement dans un premier mode de réalisation; - la figure 3 illustre, en une vue en coupe transversale selon l'axe III-III de la figure 2, le couple réservoir-bloc de traitement du premier mode de réalisation; - la figure 4 détaille le bloc de traitement de la figure 3; - la figure 5 illustre, en une vue en coupe transversale selon l'axe II-II de la figure 1B, la seconde boîte collectrice assemblée à un couple réservoir-bloc de traitement dans un second mode de réalisation; - la figure 6 illustre, en une vue en coupe transversale selon l'axe VI-VI de la figure 5, le couple réservoir-bloc de traitement du second mode de réalisation; - la figure 7 détaille le bloc de traitement de la figure 6; et - les figures 8 et 9 sont des variantes du bloc de traitement de la figure 7. On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire un mode de réalisation préférentiel d'un condenseur selon l'invention, destiné à fonctionner dans une installation de climatisation, par exemple de véhicule automobile. Un tel condenseur est intégré dans un circuit de climatisation qui l'alimente en fluide frigorigène porté à une température T donnée, et auquel il délivre le fluide refroidi et condensé à une température Ts dite température de sous refroidissement. Pour ce faire, le condenseur comprend une tubulure d'entrée 1, raccordée à une partie amont du circuit de climatisation (non-représenté sur les figures), qui débouche dans une première boîte collectrice 2 communiquant par l'intermédiaire d'un faisceau de tube 3 avec une seconde boîte collectrice 4 dans laquelle débouche une tubulure de sortie 5 reliée à une partie amont du circuit de climatisation. Les première 2 et seconde 4 boîtes collectrices sont parallèles entre elles et destinées à être installées dans le compartiment moteur du véhicule selon une direction sensiblement verticale. La première boîte collectrice 2 est subdivisée par l'intermédiaire de deux cloisons horizontales intermédiaires 6 en des première 7, seconde 8 et troisième 9 chambres. La tubulure d'entrée 1 débouche dans la seconde chambre 8. Les trois chambres 7 à 9 de la première boîte collectrice 2 délimitent trois parties appelées respectivement supérieure, intermédiaire et inférieure. La seconde boîte collectrice 4 est subdivisée par l'intermédiaire de trois cloisons horizontales 10 en des première 11, seconde 12, troisième 13 et quatrième 14 chambres. La tubulure de sortie 5 débouche dans la quatrième chambre 14. Les seconde 12 et première 11 chambres de la seconde boîte collectrice 4 délimitent respectivement des parties intermédiaire et inférieure 11. Les troisième 13 et quatrième 14 chambres de cette même seconde boîte collectrice 4 délimitent ensemble une partie supérieure subdivisée en deux sousparties dites respectivement inférieure (troisième chambre 13) et supérieure (quatrième chambre 14). Les parties intermédiaire et inférieure du condenseur comprenant les seconde 8 et troisième 9 chambres de la première boîte collectrice 2, les première 11 et seconde 12 chambres de la seconde boîte collectrice 4, ainsi que les tubes qui relient les chambres précitées entre elles, forment la partie de refroidissement et de condensation du condenseur. La première chambre 7 de la première boîte collectrice 2 et les troisième 13 et quatrième 14 chambres de la seconde boîte collectrice 4, ainsi que les tubes qui relient les chambres précitées constituent la partie de sous-refroidissement du condenseur. En d'autres termes, dans la partie de refroidissement et de condensation, le fluide qui arrive par la tubulure d'entrée 1 à une température T voit sa température abaissée à une température de condensation Tc (flèches F0 à F3), tandis que dans la partie de sous-refroidissement le fluide arrivant à la température Tc voit sa température abaissée d'au moins 10 jusqu'à une température Ts (flèches F6 à F7), avant d'être réinjecté dans la partie aval du circuit de climatisation par la tubulure de sortie 5 (flèche F8). En raison de sa condensation dans le condenseur, le fluide frigorigène arrive dans la première chambre 11 de la partie inférieure de la seconde boîte collectrice 4 sous forme d'un mélange de phases gazeuse et liquide qu'il est nécessaire de séparer de sorte que seul le fluide liquide soit réinjecté dans la partie aval du circuit de climatisation. Pour ce faire, le condenseur comprend un réservoir (ou bouteille) 15 qui communique par des parties inférieure 16 et supérieure 17 respectivement avec les premier 11 et troisième 13 chambres de la seconde boîte collectrice par des première (ou inférieure) 18 et seconde (ou supérieure) 19 ouvertures, respectivement. Le condenseur selon l'invention comprend également un bloc de traitement 20, sur lequel on reviendra plus en détail ultérieurement, destiné à traiter par dessiccation et/ou filtration le fluide sous forme liquide qui est recueilli dans le réservoir 15. Dans l'exemple illustré, le bloc de traitement 20 est placé au dessus du réservoir 15, leur hauteur cumulée étant sensiblement égale à celle de la seconde boîte collectrice 4, de sorte que le condenseur soit le plus compact possible (bien entendu, d'autres configurations sont envisageables dans le cadre de l'invention). Comme cela est mieux illustré, notamment sur les figures 2 à 4, le réservoir 15 comprend dans sa partie supérieure 17 des premier 21 et second 22 orifices qui coopèrent respectivement avec des troisième 23 et quatrième 24 orifices formés dans la partie inférieure du bloc de traitement 20. Dans l'exemple illustré sur les figures 2 à 4, les orifices du réservoir 15 et du bloc de traitement 20 coopèrent entreeux par un emboîtement de type mâle-femelle. Pour se faire, le premier orifice 21, ici de type mâle, est emboîté à l'intérieur du troisième orifice 23, ici de type femelle, tandis que le quatrième orifice 24, ici de type mâle, est emboîté dans le second orifice 22, ici de type femelle. La solidarisation du bloc de traitement 20 et du réservoir 15 est assurée dans ce premier mode de réalisation par des moyens d'immobilisation comprenant une vis 25 munie d'un filetage externe 26 et traversant le bloc de traitement 20 en faisant saillie en partie inférieure entre les troisième 23 et quatrième 24 orifices, et un trou 27 muni d'un filetage interne 28 homologue au filetage externe 26 de la vis 25, formé dans une paroi horizontale terminale supérieure 29 obstruant l'extrémité supérieure du réservoir 15. Ainsi, une fois les quatre orifices emboîtés deux à deux, il ne reste plus qu'à visser I'extrémité filetée de la vis 25 dans le trou fileté 27, jusqu'à ce que le bloc 20 et le réservoir 15 soient solidarisés étroitement, à étanchéité. Dans le réservoir 15, le fluide qui est en phase gazeuse se trouve placé au dessus du fluide qui est en phase liquide. Il est donc avantageux de ne prélever du réservoir que le fluide qui se trouve dans sa partie inférieure 16. Pour ce faire, on prévoit un conduit d'alimentation 30 dont une première extrémité inférieure 31 débouche dans la partie inférieure 16 du réservoir, de préférence à proximité de la première ouverture 18 de la seconde boîte collectrice 4, et une seconde extrémité supérieure 32 qui débouche au niveau du premier orifice 21. Ici, le premier orifice 21 et la seconde extrémité supérieure 32 forment un même élément conformé. Préférentiellement (voir figure 6), le bloc de traitement est réalisé sous la forme d'une cartouche rigide délimitée par une paroi en aluminium, par exemple, et contenant d'une part un dessiccant 61 (environ 50 g) et un filtre d'impuretés 63 (destiné à intercepter les impuretés de dimensions supérieures à environ 50 Hm) enfermés entre deux grilles 62. Pour éviter que le fluide traité par le bloc de traitement 20 ne retombe, au moins en partie, dans la partie inférieure 16 du réservoir 15, ledit réservoir comprend dans sa partie supérieure 17 une cloison horizontale 33 qui le subdivise en deux chambres supérieure 40 et inférieure 60, la chambre supérieure 40 communiquant avec la troisième chambre 13 de la seconde boîte collectrice 4 par l'intermédiaire de la seconde ouverture 19. Avantageusement, pour contraindre l'intégralité du fluide liquide à être traitée à l'intérieur du bloc de traitement 20, ce dernier comprend une cavité 34 subdivisée en au moins une chambre de traitement 35 et une chambre d'évacuation 36, placée au dessus de la chambre de traitement 35, ainsi qu'un canal d'évacuation 37 dont une première extrémité supérieure débouche dans la chambre d'évacuation 36, tandis qu'une seconde extrémité inférieure débouche au niveau du quatrième orifice 24. Ici, le quatrième orifice 24 et l'extrémité inférieure du canal d'évacuation 37 sont confondus en formant un même élément conformé. De la sorte, le fluide qui parvient dans la partie inférieure 16 du réservoir 15 par la première ouverture 18 de la première chambre 11 de la seconde boîte collectrice 4 pénètre suivant la flèche F4 à l'intérieur du conduit d'alimentation 30, parvient au niveau du troisième orifice 23 du bloc de traitement 20, traverse la chambre de traitement 35, débouche dans la chambre d'évacuation 36, puis pénètre dans le canal d'évacuation 37 qui l'achemine dans la chambre 40 (flèche F5). Parvenu dans la chambre 40, il emprunte la seconde ouverture 19, débouche dans la troisième chambre 13 de la seconde boîte collectrice 4, puis en suivant les flèches F6 et F7 (voir figure 1A) se sous-refroidit dans la partie supérieure du condenseur avant d'être évacué de la quatrième chambre 14 de la seconde boîte collectrice 4 par la tubulure de sortie 5 (flèche F8). On se réfère maintenant aux figures 5 à 7 pour décrire un second mode de réalisation du couple réservoir-bloc de traitement, selon l'invention. La principale différence entre ce second mode de réalisation et le premier mode de réalisation (décrit en référence aux figures 2 à 4) porte sur les moyens d'immobilisation du bloc de traitement 20 sur le réservoir 15. Au lieu d'un dispositif de vissage, on utilise un collier 50 ajustable destiné à maintenir étroitement l'une contre l'autre les faces supérieure 29 du réservoir 15 et inférieur 51 du bloc de traitement 20, lesquelles présentent des bords périphériques adaptés à cet effet. Tout les autres éléments sont sensiblement identiques et portent des références numériques identiques. On a prévu, de plus, mais cela peut être également envisagé dans le premier mode de réalisation du couple réservoir-bloc de traitement, des joints toriques d'étanchéité 52 autour des parties conformées délimitant les orifices en forme d'éléments mâles (ici le premier orifice 21 du réservoir 15 et le quatrième orifice 24 du bloc de traitement 20, lesquels sont emboîtés respectivement dans les orifices en forme d'éléments femelles 23 et 22. Comme cela est illustré sur les figures 8 et 9, les orifices du réservoir et du bloc de traitement destinés à être emboîtés les uns dans les autres peuvent être réalisés différemment de ce qui a été décrit précédemment. En fait, toutes les combinaisons d'éléments mâles et/ou femelles peuvent être envisagées. Ainsi, sur la figure 8 le bloc de traitement 20 comprend des troisième 23 et quatrième 24 orifices en forme d'éléments mâles destinés à coopérer avec un réservoir muni de premier (21) et second (22) orifices en forme d'éléments femelles. A l'inverse, sur la figure 9 se trouve illustré un bloc de traitement 20 muni de troisième 23 et quatrième 24 orifices en forme d'éléments femelles destinés à coopérer avec des premier (21) et second (22) orifices du réservoir 15. Bien entendu, ces variantes s'appliquent également au premier mode de réalisation du couple réservoir-bloc de traitement. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits 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, dans ce qui précède on a décrit un mode de réalisation préférentiel dans lequel le bloc de traitement était placé au-dessus du réservoir, la hauteur cumulée de ce bloc et du réservoir étant sensiblement égale à la hauteur des boîtes collectrices, de façon à former un condenseur compact. Mais, on peut envisager un réservoir d'extension verticale sensiblement égale à celle des boîtes collectrices, par exemple. Par ailleurs, le bloc de traitement peut être implanté en un autre lieu que le sommet du réservoir. En effet, il pourrait être solidarisé au réservoir sur une face latérale de celuici, au niveau de sa partie supérieure. Enfin, dans des variantes simplifiées du bloc de traitement, on peut envisager que la cavité est entièrement remplie de moyens de traitement, et que par conséquent il n'existe pas de chambre d'évacuation ni de conduit d'évacuation. Revendications 1. Condenseur pour un circuit de réfrigération parcouru par un fluide frigorigène, du type comprenant un faisceau de tubes (3) monté entre des première (2) et seconde (4) boîtes collectrices s'étendant dans une direction sensiblement verticale et communiquant respectivement avec ledit circuit par une tubulure d'entrée (1) et une tubulure de sortie (5), la seconde boîte (4) comprenant des parties inférieure et supérieure communiquant respectivement par des ouvertures inférieure (18) et supérieure (19) avec des parties inférieure (16) et supérieure (17) d'un réservoir (15) sensiblement parallèle aux boîtes, ladite partie supérieure de la seconde boîte étant subdivisée en une chambre inférieure (13) comprenant l'ouverture supérieure (19) et une chambre supérieure (14) qui communique avec ladite tubulure de sortie (5), caractérisé en ce que le réservoir (15) comprend un premier orifice (21) et un second orifice (22) placé dans sa partie supérieure (17), et en ce qu'il comprend un bloc de traitement du fluide (20) propre à être solidarisé au réservoir par des moyens d'immobilisation (50;25,27) et muni de troisième (23) et quatrième (24) orifices agencés respectivement pour coopérer à étanchéité avec les premier (21) et second (22) orifices du réservoir (15) de sorte que le fluide puisse circuler dudit réservoir vers ledit bloc via les premier (21) et troisième (23) orifices, puis du bloc vers la partie supérieure (17) du réservoir (15) via les quatrième (24) et second (22) orifices, avant d'être évacué dans ladite chambre inférieure (13) de la partie supérieure de la seconde boîte collectrice (4) via son ouverture supérieure (19). 2. Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir (15) loge, d'une part, une cloison sensiblement horizontale (33) qui le subdivise en une chambre inférieure (60) et une chambre supérieure (40) comprenant les premier (21) et second (22) orifices, et d'autre part, un conduit d'alimentation (30) traversant à étanchéité ladite cloison horizontale (33) et muni de première (31) et seconde (32) extrémités débouchant respectivement au niveau du premier orifice (21) et dans la chambre inférieure (60) dudit réservoir (15). 3. Condenseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premier (21) et second (22) orifices sont réalisés dans une face d'extrémité horizontale (29) de la paroi délimitant la chambre supérieure (40) du réservoir (15), de sorte que le bloc (20) soit logé au dessus dudit réservoir. 4. Condenseur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la seconde extrémité (32) du conduit d'alimentation (30) débouche à proximité de l'ouverture inférieure (18) de la seconde boîte (4). 5. Condenseur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'immobilisation comprennent un collier ajustable (50) propre à solidariser la région du bloc (20) qui comprend lesdits troisième (23) et quatrième (24) orifices à la région du réservoir (15) qui comprend lesdits premier (21) et second (22) orifices. 6. Condenseur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'immobilisation comprennent une vis (25) munie d'un filetage externe (26) et destinée à traverser à étanchéité ledit bloc (20) en faisant saillie hors de celui-ci dans la région comprenant lesdits troisième (23) et quatrième (24) orifices, et un trou (27) formé dans la région du réservoir (15) qui comprend lesdits premier (21) et second (22) orifices et muni d'un filetage interne (28) homologue au filetage externe (26) pour permettre la solidarisation du bloc et du réservoir. 7. Condenseur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les premier (21), second (22), troisième (23) et quatrième (24) orifices sont conformés sous forme d'éléments mâles ou femelles, de sorte que lesdits premier et troisième orifices d'une part, et second et quatrième orifices d'autre part, coopèrent deux à deux par emboîtement mâle-femelle. 8. Condenseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque orifice conformé en forme d'élément mâle comprend extérieurement au moins un joint d'étanchéité (52). 9. Condenseur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bloc (20) comprend une cavité (34) alimentée en fluide par le troisième orifice (23) et subdivisée en au moins une chambre de traitement (35) et une chambre d'évacuation (36). 10. Condenseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la cavité (34) loge un canal d'évacuation (37) muni d'extrémités débouchant respectivement dans la chambre d'évacuation (36) et au niveau du quatrième orifice (24). 11. Condenseur selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la cavité (34) loge des moyens de dessiccation (61). 12. Condenseur selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la cavité (34) loge des moyens de filtration (63).