Brevet FR2776759A1 — publié le 19991001

Condenseur à boites collectrices couplées par un réservoir, notamment pour un circuit de climatisation de véhicule automobile L'invention concerne les circuits de climatisation parcourus par un fluide frigorigène, du type de ceux utilisés, notam- ment, dans les installations de climatisation de véhicule automobile. Elle concerne plus précisément les condenseurs utilisés dans ces circuits, qui comprennent un faisceau de tubes longitudi- naux de condensation et refroidissement monté entre des première et seconde boîtes collectrices s'étendant dans une direction sensiblement verticale. Le fluide frigorigène qui est issu d'une partie amont du circuit de climatisation, circule d'une boîte à l'autre de manière à être condensé et refroidi avant de parvenir dans une partie aval de ce circuit. Certains de ces condenseurs comportent un réservoir, destiné, notamment, à compenser les pertes en fluide, et qui peut être logé à l'intérieur de l'une des boîtes collectrices (on parle alors de réservoir "intégré'), ou bien couplé, extérieu- rement, à l'une des boîtes collectrices. Dans ce dernier cas, le réservoir est classiquement placé parallèlement à la boîte collectrice, c'est à dire dans une position verticale. En raison du volume limité disponible pour loger un conden- seur, notamment dans la direction d'extension longitudinale des tubes, l'homme de l'art est généralement obligé, lors- qu'il utilise un condenseur à radiateur couplé, de réduire la longueur desdits tubes. Cela a pour conséquence de diminuer notablement la surface d'échange du condenseur, d'augmenter la pression de condensation et la puissance consommée par le compresseur du circuit de climatisation, et de diminuer la puissance frigorifique. En d'autres termes, les performances du circuit de climatisation sont très sensiblement réduites. Un but de l'invention est donc de procurer un condenseur à réservoir intégré qui ne présente pas l'inconvénient précité. L'invention propose à cet effet un condenseur du type défini en introduction, dans lequel on prévoit un réservoir qui s'étend de la première boîte à la seconde boîte, et qui est muni, d'une part, d'une première extrémité alimentée en fluide condensé et refroidi par l'une des deux boites, et d'autre part, d'une seconde extrémité opposée à la première extrémité et alimentant en fluide condensé et refroidi l'autre boite. De nombreux modes de réalisation du condenseur selon l'inven- tion peuvent être envisagés: - Le réservoir peut s'étendre sensiblement parallèlement auxdits tubes en étant constitué d'un ou plusieurs tube(s) placé(s) en aval du faisceau de tubes de condensation et refroidissement, relativement au sens de circulation dudit fluide, et qui intersecte(nt) le plan contenant sensiblement tous les axes longitudinaux médians de ces tubes. * Dans le cas o il n'est constitué que d'un ou deux tube(s), celui-ci (ceux-ci) présenteront, de préférence des dimensions supérieures à celles des tubes de condensation et refroidissement du fais- ceau. Bien entendu, les tubes pourront être décen- trés par rapport au plan de manière à ne pas être trop près d'un autre dispositif, comme par exemple un radiateur de chauffage. * Dans le cas o il est constitué d'une multipli- cité de tubes, ceux-ci seront, de préférence, sen- siblement identiques aux tubes de condensation et refroidissement du faisceau, formant ainsi une extension du faisceau. * En option, on pourra prévoir un réservoir addi- tionnel placé latéralement au faisceau de tubes, et s'étendant, également, de la première boîte à la seconde boite, et dans une direction inclinée, ou non, par rapport à la direction d'extension longi- tudinale des tubes du faisceau. - Le réservoir peut être placé latéralement au faisceau de tubes en s'étendant dans une direction inclinée, ou non, par rapport à la direction longitudinale d'extension des tubes du faisceau. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma illustrant, dans une vue en coupe, un condenseur selon l'invention, dans un premier mode de réalisation; - la figure 2 est un schéma illustrant, dans une vue en coupe, un condenseur selon l'invention, dans un second mode de réalisation; - les figures 3A et 3B sont des schémas illustrant, dans des vues de côté, deux variantes des condenseurs des figures 1 et 2; - la figure 4 est un schéma illustrant, dans une vue de face, un condenseur selon l'invention, dans un troisième mode de réalisation; et la figure 5 est un schéma illustrant, dans une vue de face, un condenseur selon l'invention, dans un quatrième mode de réalisation. Dans ce qui suit, on considérera que les condenseurs font partie d'un circuit de climatisation d'une installation de climatisation, par exemple de véhicule automobile. On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire un premier mode de réalisation d'un condenseur à réservoir intégré selon l'invention. Ce condenseur comprend une première boite collectrice 1 verticale subdivisée en trois chambres 2-4 séparées les unes des autres par des cloisons 5 sensiblement horizontales. Une première chambre 2 est placée dans une région supérieure 6 du condenseur et comprend une tubulure d'entrée 7 raccordée à une partie amont du circuit de climatisation (non représen- té). Une seconde chambre 3 se trouve placée en dessous de la première chambre 2, dans une région intermédiaire 8. Une troisième chambre 4 se trouve placée en dessous de la seconde chambre 3, dans une région inférieure 9. Pour des raisons pratiques, on considérera que la troisième chambre 4 comprend une partie supérieure 4-1 et une partie inférieure 4-2. Le condenseur comprend également une seconde boite collec- trice 10 verticale, subdivisée en trois chambres 11-13 séparées les unes des autres par des cloisons 5 sensiblement horizontales. Une première chambre 11 est placée dans la région supérieure 6 et partiellement dans la région intermé- diaire 8 et comprend une tubulure de sortie 14 raccordée à une partie aval du circuit de climatisation. Une seconde chambre 12 se trouve placée en dessous de la première chambre 2, dans la région intermédiaire 8 et partiellement dans la région inférieure 9. Pour des raisons pratiques, on considé- rera que la seconde chambre 12 comprend une partie supérieure 12-1 et une partie inférieure 12-2. Une troisième chambre 13 se trouve placée en dessous de la seconde chambre 12, dans la région inférieure 9. Les première 2 et seconde 3 chambres de la première boîte 1 communiquent respectivement avec la première chambre 11 et la partie supérieure 12-1 de la seconde chambre 12 de la seconde boîte 10, par l'intermédiaire d'un faisceau de tubes longitu- dinaux, sensiblement horizontaux, dits tubes de refroidisse- ment et de condensation 15. Le fluide qui pénètre dans la première chambre 2 de la première boîte 1, via la tubulure d'entrée 7, se refroidit et se condense, lors de son parcours à l'intérieur du condenseur jusqu'à la partie supérieure 12-1 de la seconde chambre 12 (flèches F0 à F3). La partie supérieure 4-1 de la troisième chambre 4 de la première boite 1 communique avec la partie inférieure 12-2 de la seconde chambre 12 par l'intermédiaire d'un faisceau de tubes longitudinaux, sensiblement horizontaux, dits tubes- réservoir 16. Dans cet exemple, les tubes-réservoir 16 sont sensiblement identiques aux tubes 15 de refroidissement et de condensa- tion, mais ils pourraient être différents, par exemple (voir figure 3A et 3B) présenter une extension plus importante dans le plan perpendiculaire au plan de la figure 1, c'est à dire sensiblement perpendiculaire au plan qui contient sensible- ment les axes longitudinaux médians des tubes 15. Ces tubes-réservoir 16 forment un réservoir 17 (matérialisé sur la figure 1 par une accolade). Les extrémités 18 de ces tubes-réservoir 16 qui débouchent dans la partie inférieure 12-2 de la seconde chambre 12 constituent la première extrémité du réservoir 17, tandis que les extrémités 19 de ces tubes-réservoir 16, opposées aux extrémités 18, et qui débouchent dans la partie supérieure 4-1 de la troisième chambre 4 constituent la seconde extrémité du réservoir 17. Les premières extrémités 18 sont alimentées en fluide refroidi et condensé par la partie supérieure 12-1 de la seconde chambre 12, tandis que les secondes extrémités 19 alimentent en fluide refroidi et condensé la partie supé- rieure 4-1 de la troisième chambre 4 (flèche F4). La partie inférieure 4-2 de la troisième chambre 4 de la première boite 1 communique avec la troisième chambre 13 par l'intermédiaire de tubes longitudinaux, sensiblement horizon- taux, dits tubes de sous-refroidissement 20. Dans cet exemple, les tubes de sous-refroidissement 20 ont pour fonction d'abaisser d'environ 10 C la température du fluide, déjà refroidi et condensé, qui débouche du réservoir 17 dans la partie supérieure 4-1 de la troisième chambre 4, avant qu'il ne parvienne dans la partie aval du circuit de climati- sation via la tubulure de sortie 14 (flèches F5 et F6). Dans cet exemple, les tubes de sous-refroidissement 20 sont sensiblement identiques aux tubes 15 de refroidissement et de condensation, mais ils pourraient être différents. Dans le mode de réalisation décrit ci-avant, les tubes- réservoir 16 et les tubes de sous-refroidissement 20 inter- sectent le plan qui contient sensiblement les axes longitu- dinaux médians des tubes 15. Ils constituent par conséquent une extension du faisceau constitué des tubes de refroidisse- ment et de condensation 15. Par ailleurs, dans le but d'améliorer l'échange thermique avec l'air qui traverse le condenseur entre ces tubes, lesdits tubes sont séparés par des ailettes 21. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire un second mode de réalisation d'un condenseur selon l'invention. Ce second mode de réalisation est en fait une variante du premier mode de réalisation dans laquelle le réservoir est constitué d'un unique tube présentant au moins une dimension (ici dans la direction verticale) beaucoup plus importante que celle des tubes de refroidissement et de condensation 15. Comme cela est illustré sur la figure 3A, le tube peut présenter une autre dimension (ici dans la direction horizon- tale) plus importante que celle des tubes de refroidissement et de condensation 15. Il peut ainsi déborder de part et d'autre des faces verticales du condenseur. Cependant, dans certaines installations de climatisation, le condenseur peut être placé à proximité d'un autre dispositif, tel qu'un radiateur de chauffage 22 (voir figure 3B). Dans ces conditions, on choisira de préférence un réservoir 17 formé d'un ou plusieurs tubes dissymétriques, par exemple légèrement courbés au niveau de leurs extrémités. On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire un troi- sième mode de réalisation d'un condenseur selon l'invention. Ce troisième mode de réalisation est une autre variante du premier mode de réalisation dans laquelle le réservoir 17 est également constitué des tubes-réservoir 16, mais qui comprend en outre un réservoir additionnel 23, de façon à augmenter la capacité dudit réservoir 17. Ce réservoir additionnel 23 est installé latéralement aux tubes 15, 16 et 20. Dans cet exemple, il s'étend de la seconde boîte 10 à la première boîte 1 dans une direction inclinée par rapport à la direction d'extension longitudinale (horizontale) des tubes 15 du faisceau. Il comprend une première extrémité 24 qui débouche dans la partie inférieure 12-2 de la seconde chambre 12 de la seconde boîte collectrice 10 au niveau d'une ouverture 25 formée sur un côté (latéral) de celle-ci, et une seconde extrémité 26, opposée à la première 24, qui débouche dans la partie inférieure 4-2 de la troisième chambre 4 de la première boite collectrice 1 au niveau d'une ouverture 27 formée sur un côté (latéral) de celle-ci. Ainsi, la première extrémité 24 est alimentée en fluide condensé et refroidi par la partie inférieure 12-2 de la seconde chambre 12, tandis que la seconde extrémité 26 alimente en fluide condensé et refroidi la partie inférieure 4-2 de la troisième chambre 4. D'autres configurations peuvent être envisagées pour le positionnement du réservoir additionnel 23; notamment sa première extrémité 24 pourra déboucher dans la partie supérieure 12-1 de la seconde chambre 12, tandis que sa seconde extrémité 26 pourra déboucher dans la partie supé- rieure 4-1 ou inférieure 4-2 de la troisième chambre 4. Par ailleurs, le réservoir additionnel 23 peut être installé latéralement aux tubes 15, 16 et 20 dans une position dans laquelle il s'étend de la première boîte 1 à la seconde boite dans une direction sensiblement parallèle à celle des tubes 15 du faisceau. Dans ce cas, sa première extrémité 24 débouche dans la partie inférieure 12-2 de la seconde chambre 12 de la seconde boîte collectrice 10, tandis que sa seconde extrémité 26 débouche dans la partie supérieure 4-1 de la troisième chambre 4 de la première boîte collectrice 1. On se réfère maintenant à la figure 5 pour décrire un qua- trième mode de réalisation d'un condenseur selon l'invention. Ce quatrième mode de réalisation présente de très nombreux éléments communs avec les modes précédemment décrits. Tous ces éléments portent donc les mêmes références et ne sont pas décrits de nouveau ci-après. Ici, afin de réduire l'extension verticale du condenseur, la seconde chambre 12 de la seconde boîte collectrice 10 et la troisième chambre 4 de la première boîte collectrice 1 sont réduites. En d'autres termes, dans la première boîte collec- trice 1, la première chambre 2 est placée dans la région supérieure 6, la seconde chambre 3 est placée dans la région intermédiaire 8 et partiellement dans la région inférieure 9, et la troisième chambre 4 se trouve placée dans la région in- férieure 9. Dans la seconde boîte collectrice 10, la première chambre 11 est placée dans la région supérieure 6 et dans la région intermédiaire 8, la seconde chambre 12 est placée dans la région inférieure 9, et la troisième chambre 13 est placée dans la région inférieure 9. Le réservoir 17 est formé d'un tube équivalent au tube additionnel (référencé 23) décrit dans le troisième mode de réalisation en référence à la figure 4. Ce réservoir 17 est installé latéralement aux tubes 15 et 20, et s'étend de la seconde boîte 10 à la première boîte 1 dans une direction inclinée par rapport à la direction longitudi- nale (horizontale) d'extension des tubes 15 du faisceau. Il comprend une première extrémité 18 qui débouche dans la seconde chambre 12 de la seconde boîte collectrice 10 au niveau d'une ouverture 25 formée sur un côté (latéral) de celle-ci, et une seconde extrémité 19, opposée à la première 18, qui débouche dans la troisième chambre 4 de la première boîte collectrice 1 au niveau d'une ouverture 27 formée sur un côté (latéral) de celle-ci. Ainsi, la première extrémité 18 est alimentée en fluide condensé et refroidi par la seconde chambre 12, tandis que la seconde extrémité 19 alimente en fluide condensé et refroidi la troisième chambre 4. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment, seulement à titre d'exemple, mais elle s'étend aux autres variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, le nombre de chambres dans chaque boîte collectrice pourra être supérieur ou inférieur à trois. Par ailleurs, les tubes utilisés pourront être de type multicanaux ou bien serpentins. Enfin, le condenseur selon l'invention pourrait également comprendre dans son réservoir des moyens de filtration comportant des moyens de filtration d'impuretés et/ou des moyens de dessiccation. Revendications 1. Condenseur pour un circuit de réfrigération parcouru par un fluide frigorigène, du type comprenant un faisceau de tubes longitudinaux de refroidissement et condensation (15) monté entre des première (1) et seconde (10) boîtes collec- trices s'étendant dans une direction sensiblement verticale, ledit fluide circulant d'une boite à l'autre de manière à être condensé et refroidi, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir (17) s'étendant de l'une desdites boites à l'autre desdites boîtes, et muni d'une première extrémité (18) propre à être alimentée en fluide condensé et refroidi par l'une desdites boîtes et une seconde extrémité (19), opposée à la première extrémité (18), propre à alimenter en ledit fluide condensé et refroidi l'autre desdites boites. 2. Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réservoir (17) s'étend sensiblement parallèlement auxdits tubes (15). 3. Condenseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit réservoir (17) est constitué d'au moins un tube (16;17) placé en aval dudit faisceau de tubes de condensation et refroidissement (15), relativement au sens de circulation dudit fluide, et intersectant le plan contenant sensiblement tous les axes longitudinaux médians de ces tubes du faisceau. 4. Condenseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit réservoir (17) est constitué de plusieurs tubes- réservoir (16) sensiblement identiques aux tubes de condensa- tion et refroidissement (15) du faisceau et formant une extension dudit faisceau. 5. Condenseur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir additionnel (23) placé latéralement au faisceau de tubes (15), s'étendant de l'une desdites boites à l'autre desdites boîtes et muni d'une première extrémité (24) propre à être alimentée en fluide condensé et refroidi par l'une desdites boîtes et une seconde extrémité (26), opposée à la première extrémité, propre à alimenter en ledit fluide condensé et refroidi l'autre desdites boîtes. 6. Condenseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit réservoir additionnel (23) s'étend dans une direc- tion inclinée par rapport à la direction longitudinale d'extension desdits tubes (15) du faisceau. 7. Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réservoir (17) est placé latéralement au faisceau de tubes (15). 8. Condenseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit réservoir (17) s'étend dans une direction inclinée par rapport à la direction longitudinale d'extension desdits tubes (15) du faisceau. 9. Condenseur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit faisceau comprend plusieurs tubes longitudinaux de sous-refroidissement (20) disposés en aval du réservoir. 10. Condenseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les première (1) et seconde (10) boites sont divisées, de façon étanche, par des cloisons sensiblement horizontales (5) en des première (2;11), seconde (3;12) et troisième (4;13) chambres superposées dans cet ordre en partant d'une partie supérieure (6), ledit condenseur étant raccordé à une partie amont du circuit par une tubulure d'entrée (7) débouchant dans la première chambre (2) de la première boîte collectrice (1) et à une partie aval dudit circuit par une tubulure de sortie (14) débouchant dans la troisième chambre (13) de la seconde boîte collectrice (10), lesdits tubes de condensation et refroidissement (15) étant montés entre lesdites premières (2;11) et secondes (3;12) chambres des première (1) et seconde (10) boîtes collectrices, en formant avec celle-ci une partie de refroidissement et condensation, et en ce que lesdits tubes de sous-refroidissement (20) sont montés entre lesdites troisièmes chambres (4;13) des première (1) et seconde (10) boîtes collectrices, en formant avec celle-ci une partie de sous-refroidissement. 11. Condenseur selon la revendication 10 en combinaison avec l'une des revendications 2 à 4, 7 et 8, caractérisé en ce que ladite première extrémité (18) dudit réservoir (17) débouche dans ladite seconde chambre (12) de ladite seconde boite collectrice (10) et ladite seconde extrémité (19) dudit réservoir (17) débouche dans ladite troisième chambre (4) de ladite première boîte collectrice (1). 12. Condenseur selon la revendication 10 en combinaison avec l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ladite première extrémité (24) dudit réservoir additionnel (23) débouche dans ladite seconde chambre (12) de ladite seconde boîte collectrice (10) et ladite seconde extrémité (26) dudit réservoir additionnel (23) débouche dans ladite troisième chambre (4) de ladite première boîte collectrice (1).