Brevet FR2799824A1 — publié le 20010420

Tube plat multi-canaux pour échangeur de chaleur, notamment de véhicule automobile L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur, notamment de véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un tube plat pour échangeur de chaleur, comprenant deux parois principales opposées rattachées entre elles par deux parois d'extremité et par des parois de séparation pour délimiter des canaux parallèles de circulation d'un fluide. Il connu d'assembler en parallèle une multiplicité de tubes plats de ce genre pour former un faisceau, comprenant en outre des ailettes, propre à faire partie d'un échangeur de chaleur. Les canaux des tubes plats sont alors parcourus par un fluide qui echange de la chaleur avec un autre fluide, généralement un flux d'air, qui circule autour du faisceau. Un échangeur de chaleur constitue le plus souvent un condenseur, un évaporateur ou un refroidisseur pour une installation de climatisation de véhicule automobile. ce cas, tubes de l'échangeur sont parcourus par un fluide réfrigérant qui échange de la chaleur avec un flux d'air balayant le faisceau de tubes. Les tubes plats connus utilisés dans les échangeurs de chaleur de ce genre comprennent habituellement deux parois principales planes et lisses auxquelles se rattachent perpendiculairement les parois d'extrémité et les parois de séparation (formant cloisons), si bien que les canaux ainsi délimités ont une section générale soit rectangulaire, soit cylindrique. La Demanderesse s'est posé le problème d'améliorer les échanges thermiques et donc les performances des tubes plats. Elle a constaté en effet que les tubes utilisés actuellement comportent des faces extérieures planes et lisses ne permettent pas d'optimiser les échanges thermiques. invention vise à apporter une solution à ce problème Elle propose en conséquence un tube plat du type défini précédemment, dans lequel chacune des parois principales com prend des rainures aménagées du côté extérieur du tube et dans les régions de rattachement aux parois de séparation en s étendant parallèlement â la direction longitudinale du tube, en sorte que chacun des canaux est entouré une paroi d'épaisseur sensiblement constante. fait de la présence de ces rainures, on supprime une accumulation de matière susceptible de nuire aux echanges thermiques, spécialement dans les régions des canaux qui sont adjacentes aux régions de rattachement précitées. Grâce à ces rainures, le profil extérieur du tube correspond sensiblement au profil intérieur des canaux, ce qui permet d'optimiser les échanges thermiques qui se font au travers parois du tube. a été constaté que la présence de ces rainures forme des irrégularités du côté extérieur du tube qui rompent la couche limite dynamique et également la couche limite thermique. Dans une première forme de réalisation de l'invention, les parois principales, les parois d'extrémité et les parois de séparation sont sensiblement planes et délimitent des canaux de section rectangulaire, tandis que les rainures ont chacune une section en forme de V. Cette section possède avantageuse ment un angle d'ouverture d'environ 90 . Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, les parois principales, les parois d'extrémité et les parois de séparation ont une forme ondulée ou incurvée et délimitent canaux de section ovale, tandis que les rainures ont chacune une section en forme de V à ailes incurvées. Le tube plat de l'invention est avantageusement obtenu par extrusion. I1 est formé de préférence dans une matiere métallique, en particulier à base d'aluminium. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant une multiplicité de tube plats tels définis précédemment. Un tel échangeur de chaleur peut être réalisé notamment sous la forme d'un condenseur, d'un évaporateur ou d'un refroidis seur, en particulier pour une installation de climatisation de véhicule automobile. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exem ple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation d'un échangeur de chaleur comprenant une multiplicité de tubes plats selon l'invention ; - la figure 2 est une vue d'extrémité, à échelle agrandie, d'un tube plat de l'échangeur de chaleur de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue d'extrémité d'un autre tube plat selon l'invention. On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre un échangeur de chaleur comprenant un faisceau 10 formé d'une multiplicité de tubes plats 12 disposés en parallèle et d'intercalaires ondulés 14, ou ailettes, disposés entre les tubes 12. Le faisceau 10 est relié à deux boîtes collectrices 16 et 18, la boîte collectrice 16 étant pourvue d'une tubulure d'entrée 20 et d'une tubulure de sortie 22. Ainsi, un fluide F1 (par exemple un fluide réfrigérant) pénètre dans la boîte collectrice 16 par la tubulure 20, gagne ensuite la boîte collectrice 18 et retourne ensuite vers la boite collectrice 16 suivant une circulation en deux nappes. Le fluide Fl quitte ensuite l'échangeur de chaleur par tubulure 22. Le fluide F1 échange de la chaleur avec un fluide F2, ici un flux d'air, qui balaye faisceau 10. Un échangeur de chaleur peut constituer ainsi soit un condenseur, soit un évaporateur, soit un refroidisseur pour une installation de climatisation de véhicule automobile. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire un premier profil d'un tube 12 selon l'invention. Dans cette forme de réalisation, le tube comprend deux parois principales 24 opposées et parallèles qui sont rattachées entre elles par deux parois d'extrémité 26 et par des parois de séparation 28 encore appelées cloisons. Les parois 26 et 28 sont également planes et se rattachent perpendiculairement aux deux parois principales 26. Les parois 24, 26 et 28 précitées délimitent ainsi une pluralité de canaux intérieurs et parallèles 30, dans l'exemple au nombre de six, pour la circulation du fluide F1. Dans la forme de réalisation représentée, les canaux 30 ont une section rectangulaire. On notera que les deux parois principales 24 ont une épais seur el et que les parois d'extrémité 26, ainsi que les parois de séparation 28 ont une épaisseur e2, les épaisseurs el et étant de préférence sensiblement égales. Les parois principales 24 se rattachent aux parois de séparation 28 dans des régions de rattachement 32 qui normalement forment un amas de matière, donc un surcroît d'épaisseur de matière, nuisant à un bon échange thermique entre fluide F1 qui circule dans les canaux 30 et le fluide F2 qui circule à l'extérieur des tubes pour les balayer. Pour éviter cet inconvénient, le tube de l'invention comprend des rainures 34 aménagées du côté extérieur du tube et dans les régions de rattachement 32. Ces rainures 'étendent parallèlement à la direction longitudinale du tube c'est-à- dire parallèlement à la direction des canaux. Chacune des rainures 34 a ici une section en forme de V délimitée par deux faces sensiblement planes 36 formant entre elles un angle A qui, dans l'exemple est égal à environ 90 . rainures sont aménagées de telle sorte que le fond de chacune d'elles se situe à une distance e3 du ou des canaux adjacents. Cette distance e3 est inférieure à el ou e2, mais doit être néanmoins suffisamment épaisse pour ne pas compro mettre la résistance du tube. rainures forment ainsi des irrégularités, si bien que le profil externe du tube possède une forme sensiblement homologue du profil intérieur des canaux. I1 en résulte une amelioration des échanges thermiques et donc des performances de l'échangeur de chaleur. Les irrégularités précitées permettent de rompre la couche limite dynamique et également la couche limite thermique. On se réfère maintenant à la figure 3 qui montre une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle les éléments correspondant à ceux du tube de la figure 2 sont désignés sous les mêmes références numériques augmentées de 100. Les parois principales 124, les parois d'extrémité 126 et les parois de séparation 128 ont ici une forme ondulée ou incurvée pour délimiter des canaux 130 de section ovale. Ces parois ont sensiblement la même épaisseur et le profil du tube s'apparente ainsi à celui d'une multiplicité de tubes ovales s'intersectant entre eux. Les parois principales 124 comportent ainsi des rainures 134 ayant une section sensible ment en forme de V présentant des ailes incurvées 136 (du type ailes d'oiseau). Ces rainures sont situées dans les régions de rattachement 132 entre les parois principales 124 et les parois de séparation 128. Dans l'exemple, chacun des canaux 130 est entouré par une paroi ayant une épaisseur e sensiblement constante. Les tubes plats selon l'invention sont obtenus avantageuse ment par extrusion en utilisant une filière de forme appro priée. Ces tubes sont formés de préférence dans une matière métalli que, en particulier à base d'aluminium. Ils peuvent ainsi être brasés aux intercalaires ondulés pour former un faisceau brasé, lequel peut être lui-même brasé aux boîtes collectri ces 16 et 18 (figure 1). Dans une forme de réalisation préférée, ces tubes plats sont agencés pour former un faisceau d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile, en particulier d'un condenseur, d'un évaporateur ou d'un refroidisseur d'une installation climatisation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes réalisation décrites précédemment à titre d'exemples et peut s étendre à d'autres variantes. Ainsi, on comprendra que les profils des tubes sont suscepti bles de nombreuses variantes de réalisation en ce qui concerne notamment la section et le nombre des canaux, de meure que la forme extérieure du tube plat, pourvu qu'il comporte des rainures comme décrit précédemment. De même, l'invention peut s'appliquer à d'autres types d'échangeurs que ceux décrits précédemment. Revendications 1. Tube plat pour échangeur de chaleur, comprenant deux parois principales opposées (24 ; 124) rattachées entre elles par deux parois d'extrémité (26 ; 126) et par des parois de séparation (28 ; 128) pour délimiter des canaux parallèles (30 ; 130) de circulation d'un fluide, caracterisé en ce que chacune des parois principales (24 ; 124) comprend des rainures (34 ; 134) aménagées du côté extérieur du tube et dans les régions de rattachement (32 ; 132) aux parois de séparation (28 ; 128) et s'étendant parallèlement à la direction longitudinale du tube, en sorte que chacun des canaux (30 ; 130) est entoure par une paroi d'épaisseur sensiblement constante. 2. Tube plat selon la revendication 1, caractérisé en ce que parois principales (24), les parois 'extrémité (26) et les parois de séparation (28) sont sensiblement planes et délimitent des canaux (30) de section rectangulaire, et en ce que les rainures (34) ont chacune une section en forme de V. 3. Tube plat selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section en forme de V possède un angle d'ouverture d'environ 90 . 4. Tube plat selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois principales (124), les parois d'extrémité (126) et les parois de séparation (128) ont une forme ondulée ou incurvée et délimitent des canaux (130) de section ovale, et en ce que les rainures (134) ont chacune une section en forme de V à ailes incurvées. 5. Tube plat selon l'une des revendications 1 à 4, caracté risé en ce qu'il est obtenu par extrusion. Tube plat selon l'une des revendications 1 à caracté risé en ce qu'il est formé dans une matière métallique, en particulier à base d'aluminium. Echangeur de chaleur caractérisé en ce qu' comprend une multiplicité de tube plats (12 ; 112) selon l'une des revendications précédentes. 8. Echangeur de chaleur selon la revendication , caracté risé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un condenseur. 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 7, caracté risé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un évaporateur. 10. Echangeur de chaleur selon la revendication 7, caracté risé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un refroidis seur.