Brevet FR2776058A1 — publié le 19990917

ECHANGEUR DE CHALEUR MULTI-FLUX COMPORTANT DES CONDUITS D'ENTREE ET DE SORTIE D'AGENT REFRIGERANT INTERCONNECTES PAR DES PASSAGES D'UN TUBE EN FORME DE PLAQUE La présente invention concerne un échangeur de chaleur du type multi- flux ou à flux croisés, et plus particulièrement un échangeur de chaleur du type multi- flux ayant une pluralité de passages d'agent réfrigérant mettant en intercommunication des conduits d'entrée et de sortie d'agent réfrigérant. De façon générale, un échangeur de chaleur du type multi-flux comporte une pluralité de tubes de forme carrée agencés en parallèle les uns avec les autres, de façon à mettre en intercommunication une entrée et une sortie du tube d'agent réfrigérant. Les tubes carrés comportent une pluralité de passages d'agent réfrigérant que traverse l'agent réfrigérant. Un tel échangeur de chaleur du type multi-flux est léger et recyclable. L'échangeur de chaleur du type multi-flux présente avant tout un taux de transfert thermique important par unité de volume par comparaison aux autres échangeurs de chaleur tels qu'un échangeur de chaleur à tube à ailettes, etc. Le brevet U.S. No. 4 353 224 (Attributaire: Nippondenso Co. Ltd) délivré le 12 octobre 1982, décrit un échangeur de chaleur du type multi-flux qui va être brièvement décrit comme suit, en référence à la figure 1. Comme représenté sur la figure 1, l'échangeur de chaleur du type multi-flux H comporte un conduit d'entrée 3 et un conduit de sortie 4 que traverse l'agent réfrigérant, et un tube plat 2 mettant en intercommunication le conduit d'entrée 3 et le conduit de sortie 4. Le tube plat 2 a la forme d'une plaque ou d'un ruban carré ayant une largeur prédéterminée, et il est plié en forme de 'U' répété. Une pluralité d'unités formant ailettes 1 sont disposées sur la surface externe des tubes plats 2. De plus, comme représenté sur la figure 2 (qui est une vue en coupe le long de deux jambes 5, 6, du tube 2 le long d'un plan contenant les axes centraux des deux conduits 3, 4), sont définis une pluralité de passages d'agent réfrigérant 2a à l'intérieur du tube plat 2, caractérisés en ce que les passages d'agent réfrigérant 2a ont une aire en section transversale prédéterminée. L'ensemble des passages d'agent réfrigérant formés à l'intérieur du tube plat ont la même aire en section transversale, de sorte que la même quantité d'agent réfrigérant s'écoule à travers les passages d'agent réfrigérant respectifs. Dans l'échangeur de chaleur du type multi-flux construit comme décrit ci-dessus, l'agent réfrigérant entre par le conduit d'entrée 3, traverse les passages d'agent réfrigérant 2a agencés en parallèle les uns avec les autres à l'intérieur du tube plat 2, le long d'une direction longitudinale de celui-ci, réalise un échange de chaleur avec l'air ambiant s'écoulant dans le sens de la flèche F, puis sort par le conduit de sortie 4. Dans le processus d'échange de chaleur, le taux d'échange de chaleur dépend de la différence de température entre l'agent réfrigérant et l'air ambiant. En raison de la grande différence de température entre l'agent réfrigérant et l'air ambiant au niveau des passages d'agent réfrigérant 2a au niveau de l'entrée d'air o l'air entre initialement dans l'échangeur de chaleur, le taux d'échange de chaleur de celui-ci est en conséquence important. Toutefois, lorsque l'air atteint les passages d'agent réfrigérant 2a les plus éloignés, c'est-à-dire au niveau de la sortie d'air, la différence de température entre l'agent réfrigérant et l'air qui s'écoule devient plus faible car l'air a subi un échange de chaleur avec l'agent réfrigérant. Ainsi, le taux d'échange de chaleur au niveau des passages éloignés se dégrade. Un objet de la présente invention consiste à fournir un échangeur de chaleur du type multi-flux destiné à conduire une grande quantité d'agent réfrigérant à l'emplacement o l'air entre, et une petite quantité d'agent réfrigérant à l'emplacement o l'air sort, afin que le taux d'échange de chaleur de celui-ci soit amélioré. L'objet ci-dessus est atteint par un échangeur de chaleur du type multiflux selon la présente invention, comprenant un conduit d'entrée dans lequel entre un agent réfrigérant; un conduit de sortie duquel sort l'agent réfrigérant; et un tube de transfert thermique mettant en intercommunication les conduits d'entrée et de sortie et formant une pluralité de passages d'agent réfrigérant d'aires en section transversale différentes. Une pluralité d'unités formant ailettes sont disposées sur la surface externe du tube de transfert thermique de façon à accélérer l'échange de chaleur du réfrigérant et de l'air qui s'écoule. L'aire en section transversale des passages d'agent réfrigérant est la plus grande au niveau de l'entrée d'air et devient ensuite progressivement plus petite vers la sortie d'air. En conséquence, les passages d'agent réfrigérant ayant une grande différence de température entre l'agent réfrigérant et l'air ambiant conduisent une plus grande quantité d'agent réfrigérant, tandis que les passages d'agent réfrigérant ayant une faible différence de température entre l'agent réfrigérant et l'air ambiant conduisent une plus petite quantité de l'agent réfrigérant. Ainsi, le taux d'échange de chaleur de l'échangeur de chaleur dans son ensemble est amélioré. L'objet et l'avantage ci-dessus seront plus évidents en décrivant la présente invention en référence aux dessins de référence annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective montrant un échangeur de chaleur classique du type multi-flux; la figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie de la figure 1; et la figure 3 est une vue en coupe transversale montrant des tubes de transfert thermique d'un échangeur de chaleur du type multi-flux selon la présente invention. La figure 3 est une vue en coupe transversale montrant un tube de transfert thermique 12 d'un échangeur de chaleur du type multi-flux H' selon la présente invention. L'échangeur de chaleur du type multi-flux selon la présente invention comporte un conduit d'entrée dans lequel entre un agent réfrigérant, un conduit de sortie par lequel sort l'agent réfrigérant, un tube de transfert thermique 12 mettant en intercommunication le conduit d'entrée et le conduit de sortie, et une pluralité d'unités formant ailettes 11 disposées sur la surface externe des tubes de transfert thermique. Les conduits d'entrée et de sortie et les ailettes 11 correspondent aux conduits 3 et 4 et aux ailettes 1 de la figure 1. Le tube de transfert thermique 12 comporte une pluralité de passages d'agent réfrigérant 12a à 12f, agencés dans celui-ci dans le sens de sa longueur. Les aires en section transversale des passages d'agent réfrigérant 12a à 12f varient en fonction de la proximité des passages d'agent réfrigérant 12a à 12f par rapport au côté d'entrée d'air 15 de l'échangeur de chaleur. De façon plus spécifique, les aires en section transversale des passages d'agent réfrigérant 12a situés du côté de l'entrée d'air 15 sont les plus grandes, puis les aires en section transversale deviennent progressivement plus petites, c'est-à-dire que les passages d'agent réfrigérant 12b, 12c, 12d et 12e, ont une section transversale qui devient progressivement plus petite et la section transversale la plus petite se trouve au niveau des passages d'agent réfrigérant 12f situés à la sortie d'air 16. Comme décrit ci-dessus, les aires en section transversale des passages d'agent réfrigérant 12a à 12f varient en considérant le fait que la différence de température entre l'agent réfrigérant et l'air qui s'écoule devient plus petite à mesure que l'air chemine de l'entrée d'air 15 vers la sortie d'air 16. En d'autres termes, les aires en section transversale des passages d'agent réfrigérant 12a à 12f varient en fonction du taux variable d'échange de chaleur. Ainsi, selon la présente invention, les passages d'agent réfrigérant 12a o l'air entre dans l'échangeur de chaleur ont le taux d'échange de chaleur le plus élevé et l'aire en section transversale la plus petite de façon à conduire une grande quantité de l'agent réfrigérant, tandis que les passages d'agent réfrigérant éloignés 12f o l'air sort ont un faible taux d'échange de chaleur et l'aire en section transversale la plus faible de façon à conduire une petite quantité de l'agent réfrigérant. En conséquence, le taux d'échange de chaleur des passages respectifs d'agent réfrigérant est optimisé. Comme décrit, selon la présente invention, certains des passages d'agent réfrigérant o le taux d'échange de chaleur est élevé ont une grande aire en section transversale, tandis que les passages o le taux d'échange de chaleur est faible ont une plus petite aire en section transversale. Ainsi, le taux d'échange de chaleur est amélioré à chaque passage d'agent réfrigérant, et le taux d'échange de chaleur de l'échangeur de chaleur dans son ensemble est également optimisé. Bien que la présente invention ait été représentée et décrite en particulier en référence à son mode de réalisation préféré, les hommes de l'art comprendront que diverses modifications en forme et détail peuvent y être apportées sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications annexées. R E V E ND I C A T IONS 1. Echangeur de chaleur multi-flux caractérisé en ce qu'il comprend: un conduit d'entrée destiné à recevoir en entrée un agent réfrigérant; un conduit de sortie destiné à évacuer l'agent réfrigérant; et un tube de transfert thermique (12) mettant en intercommunication les conduits d'entrée et de sortie et comportant une pluralité de passages parallèles d'agent réfrigérant d'aires en section transversale différentes, agencés dans celui-ci. 2. Echangeur de chaleur multi-flux selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité d'unités formant ailettes (11) disposées sur la surface externe du tube (12) de façon à favoriser l'échange de chaleur entre le réfrigérant et l'air ambiant s'écoulant à travers l'échangeur de chaleur. 3. Echangeur de chaleur multi-flux selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur comporte une entrée d'air et une sortie d'air au travers desquelles l'air s'écoule, les passages d'agent réfrigérant ayant une aire en section transversale progressivement plus petite de l'entrée d'air (15) vers la sortie d'air (16). 4. Echangeur de chaleur multi-flux selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube est plié de façon répétée en forme de U, de manière à former une série de jambes parallèles.