Brevet FR2807507A1 — publié le 20011012

ECHANGEUR DE CHALEUR A STRUCTURE DE RACCORDEMENT DE TUYAUX AMELIOREE. La présente invention concerne un échangeur de chaleur typiquement utilisé dans un climatiseur automobile et, en particulier, une structure de raccordement de tuyaux incluse dans l'échangeur de chaleur. Récemment, on a développé et utilisé divers échangeurs de chaleur dans les climatiseurs automobiles. Un exemple typique d'échangeur de chaleur comprend une partie de réservoir pour définir des trajectoires de fluide à l'intérieur et une structure de raccordement de tuyaux pour relier un tuyau d'admission de fluide et un tuyau 1 o d'évacuation de fluide avec la partie de réservoir pour communiquer respectivement avec les trajectoires de fluide. Le tuyau d'admission de fluide est utilisé pour introduire un agent de transfert de chaleur dans la partie de réservoir. Le tuyau d'évacuation de fluide est utilisé pour expulser l'agent de transfert de chaleur de la partie de réservoir. L'agent de transfert de chaleur sert de fluide moteur pendant qu'il s'écoule à travers les trajectoires de fluide de la partie de réservoir. En référence à la figure 1, on décrira un échangeur de chaleur selon la technique antérieure. Sur la figure 1, l'échangeur de chaleur est par exemple monté dans un véhicule et comprend un flasque représenté en 101. Le flasque 101 est réalisé d'un corps monobloc qui est conformé pour avoir une partie d'admission 103 et une partie d'évacuation 104 formées d'un seul tenant. Le flasque 101 est fixé par brasage à une partie de réservoir 102 par l'intermédiaire d'une bride 108. La partie de réservoir 102 définit des trajectoires d'admission de fluide et d'évacuation de fluide 105 et 106 pour conduire un agent de transfert de chaleur qui peut être un fluide réfrigérant connu dans l'art. Les extrémités de la partie d'admission 103 et de la partie d'évacuation 104 sont légèrement insérées respectivement dans la trajectoire d'admission de fluide 105 et la trajectoire d'évacuation de fluide 106 pour communiquer avec elles. Les autres extrémités de la partie d'admission 103 et de la partie d'évacuation 104 sont conçues pour être reliées à un tuyau d'évacuation de fluide et à un tuyau d'admission de fluide qui ne sont pas représentés sur la figure 1. Le flasque 101 est muni d'un orifice fileté 107 pour venir en prise avec une vis (non 2 2807507 représentée) utilisée pour fixer, par exemple, un détendeur qui est inclus dans un circuit de refroidissement connu dans l'art. Etant donné que le flasque 101 est réalisé dans un corps monobloc, c'està-dire un élément plein, il est difficile de satisfaire complètement au besoin de réduction du poids de l'échangeur de chaleur afin d'améliorer le rendement du carburant. En outre, une augmentation de température sera insuffisante lors du brasage du flasque 101 sur la partie de réservoir 102, car le flasque 101 a une capacité thermique élevée. Ceci peut entraîner un brasage défectueux. Afin de fabriquer le flasque 101, le corps monobloc est soumis à une opération de coupe pour former les parties d'admission et d'évacuation 103 et 104. Il sera donc difficile de réduire les coûts des matériaux et les coûts de production ainsi que la réduction de coût de l'échangeur de chaleur en utilisant le flasque 101 ou un appareil de climatisation utilisant l'échangeur de chaleur. La présente invention a donc pour objet de proposer un échangeur de chaleur dont le poids et le coût soient sensiblement réduits. La présente invention a pour autre objet de proposer un échangeur de chaleur du type susmentionné, qui soit amélioré en termes de fiabilité et d'efficacité du brasage. D'autres objets de la présente invention apparaîtront plus clairement au fil de la description. Selon un aspect de la présente invention, on propose un échangeur de chaleur qui comprend une partie de réservoir définissant une trajectoire d'admission de fluide et une trajectoire d'évacuation de fluide pour conduire un agent de transfert de chaleur, une partie d'admission formée d'un seul tenant avec ladite partie de réservoir pour communiquer avec ladite trajectoire d'admission de fluide, ladite partie d'admission étant adaptée pour être reliée à un tuyau d'admission de fluide servant à introduire ledit agent de transfert de chaleur dans ladite trajectoire d'admission de fluide, et une partie d'évacuation formée d'un seul tenant avec ladite partie de réservoir pour communiquer avec ladite trajectoire d'évacuation de fluide, ladite partie d'évacuation étant adaptée pour être reliée à un tuyau d'évacuation de fluide servant à évacuer ledit agent de transfert de chaleur de ladite trajectoire d'évacuation de fluide. 3 2807507 Selon un autre aspect de la présente invention, on propose un échangeur de chaleur qui comprend une partie de réservoir définissant une trajectoire d'admission de fluide et une trajectoire d'évacuation de fluide pour conduire un agent de transfert de chaleur, une partie d'admission formée d'un seul tenant avec ladite partie de réservoir pour communiquer avec ladite trajectoire d'admission de fluide, ladite partie d'admission étant adaptée pour être reliée à un tuyau d'admission de fluide servant à introduire ledit agent de transfert de chaleur dans ladite trajectoire d'admission de fluide, une partie d'évacuation formée d'un seul tenant avec ladite partie de réservoir pour communiquer avec ladite trajectoire d'évacuation de fluide, ladite partie d'évacuation étant adaptée pour être reliée à un tuyau d'évacuation de fluide servant à évacuer ledit agent de transfert de chaleur de ladite trajectoire d'évacuation de fluide et une plaque de flasque couplée à ladite partie d'admission et à ladite partie d'évacuation pour supporter ledit tuyau d'admission de fluide et ledit tuyau d'évacuation de fluide. Selon encore un autre aspect de la présente invention, on propose un échangeur de chaleur qui comprend une partie de réservoir définissant une trajectoire d'admission de fluide et une trajectoire d'évacuation de fluide pour conduire un agent de transfert de chaleur, une partie d'admission formée d'un seul tenant avec ladite partie de réservoir pour communiquer avec ladite trajectoire d'admission de fluide, ladite partie d'admission étant adaptée pour être reliée à un tuyau d'admission de fluide servant à introduire ledit agent de transfert de chaleur dans ladite trajectoire d'admission de fluide, une partie d'évacuation formée d'un seul tenant avec ladite partie de réservoir pour communiquer avec ladite trajectoire d'évacuation de fluide, ladite partie d'évacuation étant adaptée pour être reliée à un tuyau d'évacuation de fluide servant à évacuer ledit agent de transfert de chaleur de ladite trajectoire d'évacuation de fluide, une plaque de flasque couplée à ladite partie d'admission et à ladite partie d'évacuation pour supporter ledit tuyau d'admission de fluide et ledit tuyau d'évacuation de fluide et une bride placée entre ladite plaque de flasque et ladite partie de réservoir, ladite plaque de flasque étant reliée audit réservoir par l'intermédiaire de ladite bride. L'invention va être décrite plus en détail en référence aux dessins joints, donnés à simple titre d'exemple non limitatif, sur lesquels: 4 2807507 la figure 1 est une vue en coupe d'une partie principale d'une structure de raccordement de tuyaux d'un échangeur de chaleur selon la technique antérieure; la figure 2 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un tube inclus dans l'échangeur de chaleur de la figure 2; la figure 4 représente une vue en coupe éclatée d'une structure de raccordement de l'échangeur de chaleur de la figure 2 avec un tuyau d'admission de fluide et un tuyau d'évacuation de fluide; la figure 5 est une vue en perspective illustrant un écoulement d'un agent de transfert de chaleur dans l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 2; la figure 6 est une vue éclatée similaire à la figure 4 mais représentant une autre structure de raccordement; la figure 7 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon un second mode de réalisation de la présente invention; et la figure 8 représente une vue en coupe éclatée d'une structure de raccordement de l'échangeur de chaleur de la figure 7 avec un tuyau d'admission de fluide et un tuyau d'évacuation de fluide. En référence aux figures 2 à 5, on décrira un échangeur de chaleur selon un premier mode de réalisation de la présente invention. En référence tout d'abord à la figure 2, l'échangeur de chaleur est désigné par la référence 1 et est illustré sous la forme d'un échangeur de chaleur feuilleté comprenant une pluralité de tubes 2 et une pluralité d'ailettes 3 feuilletées ou empilées de manière alternée pour former une partie feuilletée. Deux plaques latérales 12 et 13 sont fixées des deux côtés de la partie feuilletée. L'échangeur de chaleur comprend une partie de réservoir 4 disposée à proximité de la plaque latérale 12. La partie de réservoir 4 définit une trajectoire d'admission de fluide et une trajectoire d'évacuation de fluide pour conduire un agent de transfert de chaleur. Une plaque de flasque 38 est fixée à la partie de réservoir 4 de la manière qui sera décrite ultérieurement. En référence à la figure 3, chacun des tubes 2 comprend une paire de plaques profilées 6 et 7 accouplées l'une à l'autre. La plaque profilée 6 est munie d'une pluralité de saillies de raccordement 15, 16, 2807507 17 et 18. De la même manière, la plaque profilée 7 est munie d'une pluralité de saillies de raccordement 19, 20, 21 et 22. La plaque profilée 6 possède une paire de parties de détente 23 et 24. De la même façon, la plaque profilée 7 possède une paire de parties de détente 25 et 26. A l'intérieur de chaque partie de détente, une pluralité de nervures en contact les unes avec les autres peut être formée ou un composant distinct tel qu'une ailette intérieure peut être agencé afin d'assurer une résistance suffisante contre une pression intérieure du tube. Lorsque les plaques profilées 6 et 7 sont accouplées l'une à l'autre pour former le tube 2, les saillies adjacentes 15 et 19, 16 et 20, 17 et 21, 18 et 22 sont reliées les unes aux autres. Par conséquent, des canaux de fluide 59 et 60 sont formés à l'intérieur du tube 2 pour faire passer l'agent de transfert de chaleur à travers. En reliant les tubes 2 l'un à l'autre, les saillies de raccordement des tubes 2 sont reliées en série pour former des réservoirs supérieur et inférieur 10 et 11 respectivement sur les extrémités supérieure et inférieure du tube 2. Le réservoir supérieur 10 comprend un réservoir amont lOa et un réservoir aval lOb placés respectivement en amont et en aval d'une direction d'écoulement d'air. D'autre part, le réservoir inférieur 11 comprend un réservoir amont 1 la et un réservoir aval 1 lb placés respectivement en amont et en aval de la direction d'écoulement d'air. En référence à la figure 5, le réservoir amont 1 la possède un espace intérieur divisé par une plaque de séparation 8 en des chambres 27 et 28. De la même façon, le réservoir aval 1 lb possède un espace intérieur divisé par une plaque de séparation 9 en des chambres 29 et 30. Le réservoir amont 1 la et le réservoir aval 1 lb communiquent l'un avec l'autre par l'intermédiaire d'un collecteur 31. En référence à la figure 4, la partie de réservoir 4 comprend une combinaison de plaques de réservoir 32 et 33 reliées l'une à l'autre et présente la trajectoire d'admission de fluide 34 et la trajectoire d'évacuation de fluide 35 formés à l'intérieur pour respectivement introduire et évacuer l'agent de transfert de chaleur. La plaque de réservoir 32 est pourvue de bornes mâles 36 et 37 formées d'un seul tenant avec celle-ci et faisant saillie vers l'extérieur respectivement depuis les trajectoires d'admission de fluide et d'évacuation de fluide 34 et 35. La borne mâle 36 communique avec la trajectoire d'admission de fluide 34 tandis que la borne mâle 37 6 2807507 communique avec la trajectoire d'évacuation de fluide 35. Aux bornes mâles 36 et 37 est couplée une plaque de flasque 38 ayant un orifice fileté 39. La plaque de flasque 38 couplée aux bornes mâles 36 et 37 est brasée et reliée à la plaque de réservoir 32. Les plaques de réservoir 32 et 33 de la partie de réservoir 4 peuvent être formées facilement, par exemple par emboutissage. Les bornes mâles 36 et 37 formées d'un seul tenant avec la plaque de réservoir 32 peuvent être formées dans la même opération que celle-ci. La borne male 36 est reliée à un tuyau d'admission de fluide 70 tandis que la borne mâle 37 est reliée à un tuyau d'évacuation de fluide 71 pour respectivement introduire et expulser l'agent de transfert de chaleur. Les tuyaux d'admission de fluide et d'évacuation de fluide 70 et 71 sont munis d'un flasque 72 à leurs extrémités. Le flasque 72 possède un orifice 73 destiné à recevoir une vis (non représentée) devant y être insérée. Le flasque 72 est fixé à la plaque de flasque 38 par la vis, de sorte que les tuyaux d'admission de fluide et d'évacuation de fluide 70 et 71, ainsi que les bornes mâles 36 et 37 sont respectivement reliés de manière fiable. Par conséquent, les bornes mâles 36 et 37 servent respectivement d'extrémités de tuyau correspondant aux bornes des tuyaux d'admission de fluide et d'évacuation de fluide 70 et 71. Plus particulièrement, la borne mâle 36 est formée de manière à être ajustée dans le tuyau d'admission de fluide 70 et est désignée par partie d'admission, tandis que la borne mâle 37 est formée de manière à être ajustée dans le tuyau d'évacuation de fluide 71 et est désignée par partie d'évacuation. Dans l'échangeur de chaleur 1, l'agent de transfert de chaleur est introduit à travers la borne mâle 36 comme l'extrémité de tuyau correspondant à la borne du tuyau d'admission de fluide 70, passe à travers l'échangeur de chaleur comme le montre la figure 5, et est évacué à travers la borne mâle 37 comme l'extrémité de tuyau correspondant à la borne du tuyau d'évacuation de fluide 71. Comme les bornes mâles 36 et 37 sont formées d'un seul tenant avec la plaque de réservoir 32 de la partie de réservoir 4, un flasque classique supportant ou formant les extrémités de tuyau peut être remplacé par la plaque de flasque 38 de faibles épaisseur et poids. En d'autres termes, le flasque classique réalisé à partir d'un corps monobloc et ayant une capacité thermique élevée peut être remplacé 7 2807507 par la plaque de flasque 38 qui est de faibles épaisseur et poids et qui peut être facilement produite par emboutissage. En conséquence, il est possible de réduire le poids de l'échangeur de chaleur 1, de réduire les coûts de matériaux et les coûts de production, et d'améliorer la fiabilité et le rendement du brasage. Comme chacune des bornes males 36 et 37 peut être formée par emboutissage profond d'une partie de la plaque de réservoir 32 pendant l'étape de formation de la plaque de réservoir 32, des économies peuvent être réalisées sur les coûts de production. Sur la figure 4, la plaque de flasque 38 est directement brasée et reliée à la plaque de réservoir 32. En variante, la plaque de flasque 38 peut être reliée à la plaque de réservoir 32 par l'intermédiaire d'une bride de flasque 40, comme le montre la figure 6. En référence à la figure 7, on décrira à présent une structure de raccordement de tuyaux pour un échangeur de chaleur selon un second mode de réalisation de la présente invention. Un échangeur de chaleur 41 est un échangeur de chaleur feuilleté comprenant une pluralité de tubes 42 et une pluralité d'ailettes feuilletées 43 empilés de manière alternée. Sur les extrémités supérieure et inférieure des tubes 42, sont formées respectivement une partie de réservoir supérieure 44 et une partie de réservoir inférieure 45. L'échangeur de chaleur 41 est muni d'une paire de plaques latérales 46 et 47 fixées à l'extérieur des ailettes les plus extérieures 43. A l'extérieur de la plaque latérale 46 est disposée une partie de réservoir 48. Comme le montre la figure 8, la partie de réservoir 48 comprend une paire de plaques de réservoir 49 et 50. La plaque de réservoir 49 est munie de parties de détente 51 et 52. L'association de la partie de détente 51 et de la plaque de réservoir 50 définit une trajectoire d'admission de fluide 53 pour introduire un agent de transfert de chaleur. De la même manière, l'association de la partie de détente 52 et de la plaque de réservoir 50 définit une trajectoire d'évacuation de fluide 54 pour évacuer l'agent de transfert de chaleur. Les parties de détente 51 et 52 comportent des bornes femelles et 56 faisant saillie vers l'intérieur respectivement dans les trajectoires d'admission de fluide et d'évacuation de fluide 53 et 54. Les bornes femelles 55 et 56 peuvent être formées en même temps que les 8 2807507 parties de détente 51 et 52 de la plaque de réservoir 49 par emboutissage. La borne femelle 55 s'ouvre sur la trajectoire d'admission de fluide 53, tandis que la borne femelle 56 s'ouvre sur la trajectoire d'évacuation de fluide 54. La borne femelle 55 est accouplée à un tuyau d'admission de fluide 57 pour y être insérée depuis l'extérieur de la partie de réservoir 48. De la même façon, la borne femelle 56 est accouplée à un tuyau d'évacuation de fluide 58 pour y être insérée. Par conséquent, les bornes femelles 55 et 56 servent respectivement d'extrémités de tuyau correspondant aux bornes des tuyaux d'admission de fluide et d'évacuation de fluide 57 et 58. Plus particulièrement, la borne femelle 55 est profilée de manière à être ajustée par dessus le tuyau d'admission de fluide 57 et est désignée comme étant la partie d'admission, tandis que la borne femelle 56 est profilée de manière à être ajustée par dessus le tuyau d'évacuation de fluide 58 et est désignée comme étant la partie d'évacuation. On notera que la plaque de flasque dans le premier mode de réalisation peut être omise. En outre, les bornes femelles 55 et 56 comme extrémités de tuyau des tuyaux d'admission de fluide et d'évacuation de fluide 57 et 58 sont formées d'un seul tenant avec la plaque de réservoir 49 de la partie de réservoir 48. La plaque de flasque peut être omise comme mentionné ci-dessus. Par conséquent, la réduction de poids et de coût peut être obtenue de manière plus efficace. Comme décrit ci-dessus, les extrémités de tuyau des tuyaux d'admission de fluide et d'évacuation de fluide sont formées d'un seul tenant avec le réservoir de l'échangeur de chaleur. Il est donc possible d'obtenir un échangeur de chaleur de grande qualité et un climatiseur de grande qualité qui peuvent répondre complètement au besoin de réduction de poids et de coût et qui peuvent être améliorés en termes de fiabilité et d'efficacité de brasage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels l'homme du métier pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans toutefois sortir de la portée de l'invention. 9 2807507 REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur comprenant: une partie de réservoir (4) définissant une trajectoire d'admission de fluide (34) et une trajectoire d'évacuation de fluide (35) pour conduire un agent de transfert de chaleur; une partie d'admission formée d'un seul tenant avec ladite partie de réservoir (4) pour communiquer avec ladite trajectoire d'admission de fluide (34), ladite partie d'admission étant adaptée pour être reliée à un tuyau d'admission de fluide (70) servant à introduire ledit agent de transfert de chaleur dans ladite trajectoire d'admission de fluide (34) et une partie d'évacuation formée d'un seul tenant avec ladite partie de réservoir (4) pour communiquer avec ladite trajectoire d'évacuation de fluide (35), ladite partie d'évacuation étant adaptée pour être reliée à un tuyau d'évacuation de fluide (71) servant à évacuer ledit agent de transfert de chaleur de ladite trajectoire d'évacuation de fluide (35). 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie d'admission est profilée de manière à s'ajuster dans ledit tuyau d'admission de fluide (70). 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie d'évacuation est profilée de manière à s'ajuster dans ledit tuyau d'évacuation de fluide (71). 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie d'admission est profilée de manière à s'ajuster sur ledit tuyau d'admission de fluide (70). 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie d'évacuation est profilée de manière à s'ajuster sur ledit tuyau d'évacuation de fluide (71). 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, comprenant en outre une plaque de flasque (38) couplée à ladite partie d'admission et à ladite partie d'évacuation pour supporter ledit tuyau d'admission de fluide (70) et ledit tuyau d'évacuation de fluide (71). 7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, comprenant en outre une bride de flasque (40) placée entre ladite plaque de flasque (38) et ladite partie de réservoir (4), ladite plaque de flasque (38) étant reliée à ladite partie de réservoir par l'intermédiaire de ladite bride de flasque (40).