Brevet FR2770896A1 — publié le 19990514

Condenseur de climatisation muni d'un réservoir de fluide à cartouche interchangeable L'invention concerne un condenseur, notamment pour un fluide réfrigérant dans un dispositif de climatisation de l'habita- cle d'un véhicule automobile, comprenant une boite collec- trice et un réservoir intermédiaire allongé pour le traite- ment et/ou l'accumulation d'un fluide, qui se fixe de manière amovible sur une embase solidaire de la boîte collectrice, traversée par deux conduites de liaison pour le transfert du fluide entre la boîte collectrice et le réservoir. Dans un tel condenseur, comme il est bien connu, le réservoir intermédiaire peut remplir tout ou partie des fonctions suivantes: filtration et/ou déshydratation du fluide réfrigé- rant, compensation des variations de volume de celui-ci, séparation des phases liquide et gazeuse. Sa position intermédiaire par rapport au condenseur permet de ne faire circuler dans la partie de celui-ci située en aval du réser- voir que du fluide à l'état liquide, qui est ainsi sous- refroidi au dessous de la température d'équilibre liquide/ gaz, améliorant les performances du condenseur et rendant celles-ci relativement indépendantes de la quantité de fluide contenue dans le circuit. EP-A-0 480 330 décrit, dans un condenseur de climatisation de véhicule, un réservoir intermédiaire qui se fixe de manière amovible sur une embase solidaire de la boîte collectrice, traversée par les deux conduites de liaison. Ce réservoir est muni à son extrémité inférieure d'une tête solidaire de sa paroi, qui est fixée sur l'embase au moyen d'une vis. Les conduites de liaison s'étendent pour partie dans l'embase et pour partie dans la tête du réservoir. Cette réalisation connue est relativement complexe et encombrante. De plus, si le réservoir contient des agents de traitement, notamment pour la filtration et/ou la déshydrata- tion du fluide, il doit être remplacé après épuisement de ces agents. Pour cela, il faut dévisser la vis de fixation, ce qui peut comporter de sérieuses difficultés en fonction de l'accessibilité dans le véhicule. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients ci- dessus. L'invention vise notamment un condenseur comprenant une boîte collectrice et un réservoir intermédiaire allongé pour le traitement et l'accumulation d'un fluide, qui se fixe de manière amovible sur une embase solidaire de la boite collectrice, traversée par deux conduites de liaison pour le transfert du fluide entre la boîte collectrice et le réser- voir. Selon l'invention, le réservoir est muni au voisinage d'une première de ses extrémités de moyens de fixation à l'embase, et contient une cartouche de traitement interchangeable qui peut être retirée par la première extrémité lorsque le réservoir est séparé de l'embase, lesdites conduites de liaison s'étendant dans celle-ci jusqu'en regard de ladite première extrémité. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémen- taires ou alternatives, sont énoncées ci-après: - La boite collectrice est allongée côte à côte avec le réservoir et le réservoir est relié à la boîte collectrice par une bride de maintien au voisinage de sa seconde extrémi- té. - La cartouche est allongée dans la direction longitudinale du réservoir et présente une section transversale plus petite que la section interne du réservoir de manière à définir le long de celui-ci deux portions de trajet en série et en sens inverse pour le fluide, l'une à l'extérieur et l'autre à l'intérieur de la cartouche, entre les deux conduites de liaison. - La cartouche comporte une enveloppe tubulaire garnie d'agents actifs, avantageusement fermée à son extrémité tournée à l'opposé de la première extrémité du réservoir et dont la paroi latérale présente des ouvertures pour le passage du fluide. - La cartouche se prolonge par une tubulure axiale de passage de fluide qui fait saillie à la première extrémité du réservoir pour se raccorder à l'intérieur de l'embase à une première desdites conduites de liaison. - La cartouche présente sur une fraction de son périmètre une nervure faisant saillie radialement vers l'extérieur et emprisonnée axialement entre la première extrémité du réservoir et un épaulement de l'embase pour assurer l'immobi- lisation de la cartouche. - La première conduite s'étend sensiblement perpendiculaire- ment à la direction longitudinale du réservoir. - La seconde conduite est oblique par rapport à la direction longitudinale du réservoir, et s'éloigne de la première conduite en direction de la boîte collectrice. - L'embase présente trois alésages sensiblement concourants, deux d'entre eux définissant les première et seconde condui- tes et le troisième définissant un siège pour le réservoir et des espaces pour le transfert du fluide entre celui-ci et lesdites conduites. - L'extrémité libre de la tubulure s'ajuste dans le troisième alésage, à partir d'un épaulement rétrécissant celui-ci et de part et d'autre duquel il communique avec les première et seconde conduites respectivement, et la tubulure présente une lèvre annulaire inclinée dont le bord libre s'appuie sur le même épaulement. - Les première et seconde conduites sont disposées respecti- vement en aval et en amont du réservoir. - L'embase est brasée sur la face externe d'une paroi tubulaire délimitant la boîte collectrice. - Les conduites de liaison s'étendent sensiblement tangen- tiellement par rapport à ladite paroi tubulaire et débouchent latéralement à travers celle-ci. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de face d'un condenseur selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective de ce condenseur; - la figure 3 est un schéma d'un circuit de fluide réfrigé- rant incorporant le condenseur; - la figure 4 est une vue en perspective avec coupe longitu- dinale de l'embase et du réservoir appartenant au condenseur des figures 1 et 2; et - la figure 5 est une vue en coupe médiane de l'embase et de la partie inférieure du réservoir. La figure 3 est un schéma d'un circuit de fluide réfrigérant faisant partie d'un dispositif de climatisation de l'habita- cle d'un véhicule automobile. De manière connue, ce circuit comprend successivement un compresseur 1, un ensemble 2 désigné ci-après sous le nom de condenseur, un détendeur 3 et un évaporateur 4. Le condenseur 2 comporte une section amont 2a dans laquelle le fluide réfrigérant cède de la chaleur à un flux d'air de manière à se condenser, après avoir été le cas échéant "désurchauffé" à partir d'une température d'entrée supérieure à la température d'équilibre liquide/gaz. La section 2a est suivie d'un réservoir intermédiaire 2b, puis d'une section aval 2c dans laquelle le fluide est sous- refroidi par échange de chaleur avec le flux d'air. Un exemple de réalisation du condenseur 2 est montré dans sa structure générale sur les figures 1 et 2. Il comprend deux boîtes collectrices 2d, 2e allongées verticalement et écartées l'une de l'autre dans une direction horizontale, reliées entre elles par une multiplicité de tubes de circulation de fluide horizontaux 5. Chaque boîte collectrice est divisée en différentes chambres par des cloisons horizontales 6 de manière que le fluide circule, dans les tubes 5, alternativement d'une chambre de la boite 2d à une chambre de la boîte 2e et inversement, depuis la chambre supérieure de la boîte 2e, qui communique avec une tubulure d'entrée 7, jusqu'à la chambre inférieure de la même boîte 2e, qui communique avec une tubulure de sortie 8. Lm'ne des cloisons intermédiaires de la boîte collectrice 2d, désignée par la référence 6-1, sépare l'une de l'autre des chambres 9-1 et 9-2, situées respectivement au-dessus et au- dessous de la cloison 6-1, et qui communiquent entre elles exclusivement par l'intermédiaire du réservoir 2b, lequel est allongé verticalement et s'étend le long de la boîte 2d. C_-me on le voit plus particulièrement sur les figures 4 et ,, le réservoir 2b comprend un boîtier formé d'un corps cylindrique 11 occupant la majeure partie de sa hauteur, et d un col rétréci 12 disposé à sa partie inférieure. Le col 12 présente à son tour une région 13 munie d'un filetage mâle et, au dessous de cette région filetée, une région 14 de plus petit diamètre, creusée de deux gorges circonférentielles pour le logement de deux joints toriques d'étanchéité 15. Ue cartouche filtrante et déshydratante 20 est disposée dans le réservoir 2b, selon l'axe longitudinal de celui-ci. Cette cartouche comporte une enveloppe tubulaire 21 qui peut être fermée à son extrémité supérieure 22 et qui est traversée par des orifices 23 répartis sur sa hauteur. L'enveloppe est garnie de particules propres à filtrer et déshydrater le fluide. L'enveloppe 21 est divisée dans sa hauteur en trois régions de sections transversales différentes. Une région principale 24, s'étendant de l'extrémité supérieure de l'enveloppe jusqu'à l'intérieur de la région filetée 13 du boîtier du réservoir et dans laquelle sont ménagés les orifices 23, présente une section transversale circulaire d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur minimal du boitier, c'est-à-dire au diamètre de la région 14 de celui-ci. La région 24 est suivie vers le bas par une région 25 dont la section transversale est réduite par l'aménagement de deux méplats diamétralement opposés 26. Enfin, une région inférieure 27 présente de nouveau une section transversale circulaire, d'un diamètre légèrement inférieur à la distance entre les méplats 26. La partie inférieure de la région 25 et la région 27 font saillie au- dessous du col 12 du réservoir en formant une tubulure de sortie de celui-ci, comme on le verra plus loin. Le réservoir 2b est en liaison mécanique et de communication de fluide avec la boite collectrice 2d par l'intermédiaire d'une embase 30 qui est représentée en détail sur les figures 4 et 5. Cette embase est de préférence une pièce moulée en alliage d'aluminium, définissant une paroi 31 sensiblement de révolution autour d'un axe vertical 32, qui est aussi l'axe du réservoir et de la cartouche. La paroi 31 délimite un alésage 33 ouvert vers le haut pour recevoir le col du réservoir 2b. La surface latérale de l'alésage 33 présente dans une région supérieure un filetage femelle 34 coopérant avec le filetage 13 du réservoir. Une région médiane cylin- drique 35 coopère avec les joints d'étanchéité 15, et une région inférieure cylindrique 36 entoure la tubulure 25, 27 et délimite avec la région 27 un espace annulaire 37 qui communique avec l'intérieur du réservoir par deux cheminées 38 situées en regard des méplats 26. À la paroi 31 se raccorde un voile 39 s'étendant sensiblement selon un plan passant par l'axe 32. Ce voile présente, de part et d'autre de ce plan, des renflements 40 qui permettent de loger deux conduites 41, 42 allongées parallèlement à ce plan. Dans une étape intermédiaire de la fabrication de l'embase, comme le montre la figure 5, la conduite 41 débouche par ses deux extrémités respectivement dans l'alé- sage 33, au niveau de l'espace annulaire 37, et dans le bord libre du voile 39, et est inclinée vers le haut de l'une vers l'autre. La conduite 42 s'étend horizontalement depuis le bord libre du voile jusqu'au fond de l'alésage 33, auquel elle se raccorde. Dans l'embase terminée, des bouchons brasés 43, 44, montrés sur la figure 2, obturent de manière étanche les extrémités libres des conduites 41, 42 et celles- ci débouchent à l'extérieur de l'embase exclusivement par des passages 45, 46 ménagés dans des bossages latéraux 47, 48 formés sur les renflements 40. La paroi tubulaire 21 de la cartouche présente une nervure circonférentielle extérieure 50, formée de deux parties diamétralement opposées s'étendant chacune en arc de cercle entre les deux méplats 26 de la région 25. La nervure 50 est emprisonnée, lors du vissage du réservoir sur l'embase, entre l'extrémité inférieure 51 du col et un épaulement 52 de la paroi 31 situé en regard de celle-ci. La nervure 50 possède des faces supérieure et inférieure inclinées qui coopèrent avec des chanfreins ménagés sur le col et sur la paroi 31. Le positionnement de la cartouche est complété par l'ajustement de l'extrémité inférieure 53 de la région inférieure 27 dans l'alésage 34, immédiatement au-dessous d'un épaulement 54 de celui-ci qui limite vers le bas l'espace annulaire 37. En outre, la région 27 présente une lèvre annulaire inclinée 55 dont le bord libre s'appuie sur l'épaulement 54. Un joint d'étanchéité annulaire plat 56 est serré entre l'extrémité libre 57 de la paroi 31 et l'épaulement radial 58 raccordant le col 12 au corps 11 du réservoir. L'embase 30 est fixée sur la boite collectrice 2d par brasage des extrémités des bossages 47, 48 sur la face extérieure de la paroi tubulaire en tôle d'aluminium de la boite, lors de l'assemblage du condenseur par brasage. Les passages 45 et 46 communiquent avec les chambres 9-1 et 9-2 respectivement de la boîte à fluide par des trous prévus dans la paroi tubu- laire de celle-ci. Le fluide condensé parvenant dans la chambre 9-1 passe de celle-ci à l'espace annulaire 37 par le passage 45 et la conduite inclinée 41, puis pénètre dans le réservoir 2b, vissé dans l'embase, par les cheminées 38. La phase liquide passe alors, à travers les trous 23, dans la cartouche o il circule de haut en bas en étant desséché et filtré par les particules actives contenues dans celle-ci, tandis que la phase gazeuse résiduelle éventuelle se rassem- ble à la partie supérieure du réservoir. Le fluide quitte le réservoir, exclusivement à l'état liquide, par la tubulure , 27, et atteint la chambre 9-2 de la boîte collectrice 2d par la conduite horizontale 42 et le passage 46. Ainsi, les tubes 5 et les chambres des boites 2d et 2e situés plus haut que la cloison 6-1, y compris la chambre 9-1, constituent la section amont 2a du condenseur, tandis que les tubes et les chambres situés plus bas que cette cloison, y compris la chambre 9-2, constituent la section aval 2c. Une bride de maintien 60 relie mécaniquement l'extrémité supérieure du réservoir 2b à celle de la boîte collectrice 2d pour une fixation plus stable du réservoir. Le remplacement de la cartouche est particulièrement simple, puisqu'il suffit de dévisser le réservoir, d'extraire la cartouche usagée, d'introduire une cartouche neuve et de revisser le réservoir. Revendications 1. Condenseur (2), notamment pour un fluide réfrigérant dans un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant une boîte collectrice (2d) et un réservoir intermédiaire allongé (2b) pour le traitement et/ou l'accumulation d'un fluide, qui se fixe de manière amovible sur une embase (30) solidaire de la boîte collectri- ce, traversée par deux conduites de liaison (41, 42) pour le transfert du fluide entre la boîte collectrice et le réser- voir, caractérisé en ce que le réservoir est muni au voisi- nage d'une première (51) de ses extrémités de moyens (13) de fixation à l'embase, et contient une cartouche de traitement interchangeable (20) qui peut être retirée par la première extrémité lorsque le réservoir est séparé de l'embase, lesdites conduites de liaison s'étendant dans celle-ci jusqu'en regard de ladite première extrémité. 2. Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boîte collectrice est allongée côte à côte avec le réservoir et que le réservoir est relié à la boîte collec- trice par une bride de maintien (60) au voisinage de sa seconde extrémité (21). 3. Condenseur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la cartouche est allongée dans la direction longitudinale du réservoir et présente une section transversale plus petite que la section interne du réservoir de manière à définir le long de celui-ci deux portions de trajet en série et en sens inverse pour le fluide, l'une à l'extérieur et l'autre à l'intérieur de la cartouche, entre les deux conduites de liaison. 4. Condenseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cartouche comporte une enveloppe tubulaire (21) garnie d'agents actifs, avantageusement fermée à son extrémité (22) tournée à l'opposé de la première extrémité du réservoir et dont la paroi latérale présente des ouvertures (23) pour le passage du fluide. 5. Condenseur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la cartouche se prolonge par une tubulure axiale (25, 27) de passage de fluide qui fait saillie à la première extrémité (51) du réservoir pour se raccorder à l'intérieur de l'embase à une première (42) desdites conduites de liaison. 6. Condenseur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la cartouche présente sur une fraction de son périmètre une nervure (50) faisant saillie radialement vers l'extérieur et emprisonnée axialement entre la première extrémité (51) du réservoir et un épaulement (52) de l'embase pour assurer l'immobilisation de la cartouche. 7. Condenseur selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la première conduite (42) s'étend sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale du réservoir. 8. Condenseur selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la seconde conduite (41) est oblique par rapport à la direction longitudinale du réservoir, et s'éloigne de la première conduite en direction de la boite collectrice. 9. Condenseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'embase présente trois alésages sensiblement concou- rants, deux d'entre eux définissant les première et seconde conduites (42, 41) et le troisième (33) définissant un siège pour le réservoir et des espaces (37, 38) pour le transfert du fluide entre celui-ci et lesdites conduites. 10. Condenseur selon la revendication 9, rattachée à la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité libre (53) de la tubulure s'ajuste dans le troisième alésage, à partir d'un épaulement (54) rétrécissant celui-ci et de part et d'autre duquel il communique avec les première et seconde conduites respectivement, et que la tubulure présente une lèvre annulaire (55) inclinée dont le bord libre s'appuie sur le même épaulement. 11. Condenseur selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que les première et seconde conduites (42, 41) sont disposées respectivement en aval et en amont du réservoir (2b). 12. Condenseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase (30) est brasée sur la face externe d'une paroi tubulaire délimitant la boite collectrice (2d). 13. Condenseur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les conduites de liaison (42, 41) s'étendent sensiblement tangentiellement par rapport à ladite paroi tubulaire et débouchent latéralement à travers celle-ci.