Brevet FR2906020A1 — publié le 20080321

-1- PLAQUE DESTINÉE A UN ÉCHANGEUR DE CHALEUR ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une plaque destinée à un échangeur de chaleur, et plus particulièrement, à une plaque destinée à un échangeur de chaleur, qui dispose de moulures de sections de distribution du fluide frigorigène formées de manière asymétrique et de moulures laminaires disposées selon un nombre identique sur des canaux d'écoulement sous la forme d'un zigzag de sorte que le fluide frigorigène circulant à l'intérieur d'un réservoir soit distribué et introduit uniformément dans des tubes, augmentant ainsi une quantité de rayonnement thermique et améliorant ainsi un rendement d'échange thermique en formant une distribution d'écoulement uniforme et en réduisant une chute de pression du fluide frigorigène, et miniaturisant ainsi l'échangeur de chaleur à une taille compacte. Arrière-plan de la technique En général, un échangeur de chaleur se rapporte à un dispositif comprenant un canal d'écoulement destiné à un moyen d'échange thermique de sorte que le moyen d'échange thermique échange la chaleur avec de l'air extérieur tout en circulant à travers le canal d'écoulement. L'échangeur de chaleur est utilisé dans divers dispositifs de climatisation et est utilisé sous diverses formes telles qu'un échangeur de chaleur à ailettes, un échangeur de chaleur à serpentin, un échangeur de chaleur à aiguilles et un échangeur de chaleur à équicourant en fonction de diverses conditions dans lesquelles il est utilisé. L'échangeur de chaleur dispose d'un évaporateur utilisant du fluide frigorigène en tant que moyen d'échange thermique, qui se divise en des types à un réservoir, à deux réservoirs et à quatre réservoirs : Dans l'échangeur de chaleur à un réservoir, des tubes formés en couplant deux plaques à un réservoir, disposant chacune d'une paire de ventouses formées à une extrémité de celles-ci, et un canal en forme de U défini par une moulure de séparation disposée dans celles-ci, sont stratifiés alternativement avec des ailettes de rayonnement thermique. Dans l'échangeur de chaleur à deux réservoirs, des tubes formés en couplant deux plaques à deux réservoirs, disposant chacune de ventouses formées respectivement sur la partie supérieure et sur la partie inférieure de celles-ci, sont stratifiés alternativement avec des ailettes de rayonnement thermique. R VBrevets\25 70012 5 797FR060912-tradTXT-revs. doc 2906020 -2- Dans l'échangeur de chaleur à quatre réservoirs, des tubes formés en couplant deux plaques à quatre réservoirs, disposant chacune de paires de ventouses formées sur la partie supérieure et sur la partie inférieure de celles-ci, et deux canaux divisés par un séparateur, sont stratifiés alternativement avec des ailettes de rayonnement 5 thermique. On décrira ci-après, à des fins de commodité, l'échangeur de chaleur à un réservoir en tant qu'exemple. Comme cela est représenté sur les figures 1 et 3, l'échangeur de chaleur 1 comprend : une pluralité de tubes 10 stratifiés formés en couplant deux plaques 11, 10 chaque tube disposant d'une paire de ventouses 14 formées sur la partie supérieure ou sur les parties supérieure et inférieure de celles-ci côte à côte et disposant respectivement de fentes 14a et d'un canal en forme de U 12 pour faire communiquer de manière fluide les réservoirs 40 définis par une moulure de séparation 13 formée verticalement entre les réservoirs 40 selon une longueur prédéterminée ; des ailettes 15 de rayonnement thermique 50 stratifiées entre les tubes 10 ; et des plaques à deux extrémités 30 montées sur les côtés les plus à l'extérieur des tubes 10 et des ailettes de rayonnement 50 pour les renforcer. En outre, les deux plaques 11, l'une en face de l'autre, sont gaufrées et par conséquent une pluralité de premières moulures 15 faisant saillie à l'intérieur des 20 plaques 11 sont soudées, de sorte qu'un écoulement turbulent de fluide frigorigène soit formé dans le canal d'écoulement 12 du tube 10. De plus, dans chaque tube 10, le canal d'écoulement 12 dispose de sections 16 de distribution du fluide frigorigène formées sur les côtés d'admission et d'évacuation de celui-ci, dans lesquelles chaque section 16 de distribution du fluide 25 frigorigène dispose d'une pluralité de passages 16b séparés par une pluralité de deuxièmes moulures 16a de sorte que le fluide frigorigène soit uniformément distribué dans le canal d'écoulement 12. En outre, étant donné que la plaque à tête double est sensiblement identique à la plaque 11 à tête unique à la différence que deux ventouses sont prévues dans 30 l'extrémité inférieure de la plaque à double tête, seule la plaque 11 à tête unique disposant de deux ventouses 14 formées sur l'extrémité supérieure sera illustrée par la suite à des fins de commodité. Les tubes 10 comprennent également des tubes 20 collecteurs faisant saillie vers des côtés des réservoirs 40, dans lesquels un des tubes 20 collecteurs dispose 35 d'une tubulure d'admission 21 reliée à un tuyau d'admission 2 destinée à introduire le fluide frigorigène et des tubes 20a collecteurs faisant saillie vers les autres côtés des réservoirs 40, dans Iesquels un des tubes 20a collecteurs dispose d'une tubulure R \Brevets\25700\25797FR060912-tradTXT-revs.doc 2906020 -3 d'évacuation 21a reliée à un tuyau d'évacuation 3 destinée à évacuer le fluide frigorigène. Les tubulures 21 et 21a sont construites en forme de tuyau circulaire formé en mettant en contact deux plaques collectrices disposant respectivement des tubulures 5 semi-circulaires 21 et 21a. Les tubulures 21 et 21a sont combinées au tuyau d'admission 2 et au tuyau d'évacuation 3 grâce à un matériau de brasage en forme d'anneau, puis les tubulures 21 et 21a, le tuyau d'admission 2 et le tuyau d'évacuation 3 sont combinés entre eux par brasage. De plus, les tubes collecteurs 20 et 20a sont identiques aux tubes 10 à 0 l'exception des tubulures 21 et 21a. Comme cela est décrit ci-dessus, en se référant à la figure 1, un écoulement de fluide frigorigène à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 1 sera décrit comme suit. Les réservoirs 40 disposant de la tubulure d'admission 21 et de la tubulure d'évacuation 21a du fluide frigorigène comprennent en outre des déflecteurs 60 15 formés dans ceux-ci pour séparer le fluide frigorigène introduit et le fluide frigorigène évacué l'un de l'autre. Par conséquent, en se basant sur les déflecteurs 60, les réservoirs 40 sont divisés en un côté d'admission 4 destiné à introduire le fluide frigorigène et un côté d'évacuation 5 destiné à évacuer le fluide frigorigène, le réservoir 40 du côté 20 d'admission 4 est désigné en tant que parties A et B et le réservoir 40 du côté d'évacuation 5 destiné à évacuer le fluide frigorigène est désigné en tant que parties C et D sur le dessin. Lorsqu'il est introduit à travers la tubulure 21 du côté d'admission, le fluide frigorigène est uniformément distribué dans la partie A du réservoir 40 et circule le 25 long des canaux d'écoulement 12 en forme de U des tubes 10 et 20. Le fluide frigorigène est successivement introduit dans la partie B du réservoir 40 adjacent puis circule dans la partie C du même réservoir 40. Le fluide frigorigène circule à nouveau le long des canaux d'écoulement 12 en forme de U des tubes 10 et 20a, puis est introduit dans la partie D du réservoir 40 disposant de la tubulure d'évacuation 30 21a pour être finalement évacué vers l'extérieur. Durant le processus ce fluide frigorigène circulant à l'intérieur d'un système de refroidissement le long d'une conduite de frigorigène est introduit et évacué, l'échangeur de chaleur 1 échange la chaleur avec l'air soufflé entre les tubes 10, 20 et 20a et fait s'évaporer le fluide frigorigène, grâce à quoi l'air soufflé vers l'intérieur 35 de l'automobile est refroidi par une action d'absorption de la chaleur par l'intermédiaire de la chaleur latente d'évaporation du fluide frigorigène. Selon une récente tendance orientée vers la compacité et la miniaturisation de l'échangeur de chaleur 1, l'échangeur de chaleur 1 doit disposer d'une structure et R:\Brev ets\25700\25797 FR0609 12 -tradTXT-revs. doc 2906020 -4 d'une performance satisfaisant un rendement élevé et une faible chute de pression du fluide frigorigène. En particulier, en cas de chute de pression du fluide frigorigène, étant donné que l'échangeur de chaleur 1 est progressivement rétréci, si l'échangeur de chaleur 1 est fabriqué à partir de plaques de la forme existante, cela peut entraîner 5 un fonctionnement accru du compresseur (non représenté) et une diminution du rendement du système en raison d'une importante chute de pression du fluide frigorigène. C'est-à-dire que l'échangeur de chaleur de la technique antérieur comprend les premières moulures 15 formées à intervalles réguliers le long des canaux 10 d'écoulement 12 et soudées entre elles afin d'améliorer le rendement thermique et de garantir la longévité de l'échangeur de chaleur 1, et les sections 16 de distribution du fluide frigorigène disposant des deuxièmes moulures 16a formées à intervalles réguliers afin de distribuer uniformément le fluide frigorigène stocké dans le réservoir 40 dans les canaux d'écoulement 12 et de garantir la longévité. 15 Cependant, comme pour la plaque 11 de la technique antérieure, si les premières moulures 15 et les deuxièmes moulures 16a formées sur les sections 16 de distribution du fluide frigorigène sont formées à intervalles réguliers symétriquement, comme cela est représenté sur la figure 4, le fluide frigorigène peut former une distribution d'écoulement uniforme, et par conséquent une quantité de 20 rayonnement thermique et un rendement d'échange thermique sont réduits, et il est donc difficile de miniaturiser l'échangeur de chaleur à une taille compacte. C'est-à-dire que dans la figure 4, une couleur rouge indique une partie où le fluide frigorigène de flux élevé circule rapidement, et une couleur verte indique une partie où le fluide frigorigène de flux faible circule lentement. 25 Par conséquent, lorsque l'on observe l'ensemble de l'écoulement de la plaque, la plaque 11 présente un autre problème selon lequel le flux du fluide frigorigène est faible au centre dans une direction de la largeur (latérale) et élevé sur les deux côtés, et lorsque l'on observe l'écoulement exact de la section de distribution du fluide frigorigène, cela présente un problème selon lequel le fluide frigorigène de flux élevé 30 circule au centre des sections 16 de distribution du fluide frigorigène mais le fluide frigorigène de flux faible circule uniformément puisque la vitesse du courant du fluide frigorigène est progressivement plus lente vers les deux côtés des sections 16 de distribution du fluide frigorigène. En outre, la plaque 11 présente un autre problème selon lequel le fluide 35 frigorigène de flux élevé circule afflue lorsque le fluide frigorigène est davantage distant des sections 16 de distribution clu fluide frigorigène dans une direction longitudinale (verticale) de la plaque 11. R:\Brevets\25700\25797 FR060912-tradTXT-revs. doc 2906020 -5 Comme cela est décrit ci-dessus, la plaque 11 de la technique antérieure présente généralement la distribution d'écoulement non-uniforme du fluide frigorigène dans toutes les directions. RESUME DE L'INVENTION 5 En conséquence, la présente invention a été conçue pour résoudre les problèmes susmentionnés se produisant dans les techniques antérieures, et un objet de la présente invention consiste à prévoir une plaque destinée à un échangeur de chaleur, qui dispose de deuxièmes moulures formées de manière asymétrique sur des sections de distribution du fluide frigorigène de la plaque par rapport à la ligne 10 centrale d'une ventouse et de premières moulures laminaires formées le long des canaux d'écoulement, des réseaux des premières moulures d'un nombre identique étant disposés sous la forme d'un zigzag afin de distribuer et d'introduire le fluide frigorigène d'un réservoir dans les canaux d'écoulement de tubes, augmentant ainsi une quantité de rayonnement thermique et améliorant ainsi un rendement d'échange 15 thermique en formant une distribution d'écoulement uniforme et en réduisant une chute de pression du fluide frigorigène, et miniaturisant ainsi l'échangeur de chaleur à une taille compacte. Afin d'accomplir les buts décrits ci-dessus, conformément à la présente invention, il est prévu une plaque destinée à un échangeur de chaleur, qui comprend : 20 des ventouses formées à des extrémités de celle-ci de façon à communiquer de manière fluide avec des canaux d'écoulement formés dans celle-ci ; une pluralité de premières moulures faisant saillie vers les canaux d'écoulement afin de former un écoulement turbulent de fluide frigorigène circulant à l'intérieur des canaux d'écoulement ; et des sections de distribution du fluide frigorigène formées sur les 25 côtés d'admission et d'évacuation des canaux d'écoulement, les sections de distribution du fluide frigorigène disposant d'une ou de plusieurs deuxièmes moulures et d'une pluralité de passages séparés par les deuxièmes moulures, caractérisée en ce que chaque réseau des premières moulures est disposé de manière répétée selon un nombre identique sous la forme d'un zigzag, et les deuxièmes 30 moulures sont disposées de manière asymétrique par rapport à la ligne centrale de la ventouse. En particulier, l'invention propose une plaque pour un échangeur de chaleur, qui comprend : des ventouses formées à des extrémités de celle-ci de façon à communiquer de manière fluide avec des canaux d'écoulement formés dans celle-ci ; 35 une pluralité de premières moulures faisant saillie vers les canaux d'écoulement pour former un écoulement turbulent de fluide frigorigène circulant à l'intérieur des canaux d'écoulement; et des sections de distribution du fluide frigorigène formées sur les côtés d'admission et d'évacuation des canaux d'écoulement, les sections de R:\Brevets\25700\25797FR060912-tradTXT-rev s.doc 2906020 6- distribution du fluide frigorigène disposant d'une ou de plusieurs deuxièmes moulures et d'une pluralité de passages séparés par les deuxièmes moulures, caractérisée en ce que chaque réseau des premières moulures est disposé de manière répétée selon un nombre identique sous la forme d'un zigzag, et les deuxièmes 5 moulures sont disposées de manière asymétrique par rapport à la ligne centrale de la ventouse. Dans un mode de réalisation, le nombre des deuxièmes moulures est asymétrique. Dans un mode de réalisation, les deuxièmes moulures sont asymétriques dans 10 l'intervalle entre les deuxièmes moulures. Dans un mode de réalisation, les deuxièmes moulures sont de forme asymétrique. Dans un mode de réalisation, chacune des deuxièmes moulures présente un intervalle irrégulier du premier réseau des premières moulures. 15 Dans un mode de réalisation, les premières moulures ont la forme d'une ligne d'écoulement, et un rapport (W/L) entre la largeur (W) et la longueur (L) satisfait la formule suivante : 0.3 REVENDICATIONS 1. Plaque pour un échangeur de chaleur, qui comprend : des ventouses (104) formées à des extrémités de celle-ci de façon à communiquer de manière fluide avec des canaux d'écoulement (102) formés dans celle-ci ; une pluralité de premières moulures (105) faisant saillie vers les canaux d'écoulement (102) pour former un écoulement turbulent de fluide frigorigène circulant à l'intérieur des canaux d'écoulement (102) ; et des sections (106) de distribution du fluide frigorigène formées sur les côtés d'admission et d'évacuation des canaux d'écoulement (102), les sections (106) de distribution du fluide frigorigène disposant d'une ou de plusieurs deuxièmes moulures (106a) et d'une pluralité de passages (106b) séparés par les deuxièmes moulures (106a), caractérisée en ce que chaque réseau des premières moulures (105) est disposé de manière répétée selon un nombre identique sous la forme d'un zigzag, et les deuxièmes moulures (106a) sont disposées de manière asymétrique par rapport à la ligne centrale (CL) de la ventouse (104). 2. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon la revendication 1, dans laquelle le nombre des deuxièmes moulures (106a) est asymétrique. 3. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans laquelle les deuxièmes moulures (106a) sont asymétriques dans l'intervalle entre les deuxièmes moulures. 25 4. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle les deuxièmes moulures (106a) sont de forme asymétrique. 5. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 4, dans laquelle chacune des deuxièmes moulures (106a) présente un intervalle irrégulier du premier réseau des premières moulures (105). 6. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les premières moulures (105) ont la forme d'une 35 ligne d'écoulement, et un rapport (W/L) entre la largeur (W) et la longueur (L) satisfait la formule suivante, 0.3 7. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle l'admission et l'évacuation du canal d'écoulement (102) sont formées en parallèle par une moulure de séparation (103) formée au centre de la plaque (101), et les deuxièmes moulures (106a) formées sur le côté de la 5 moulure de séparation (103) par rapport à la ligne centrale (CL) de la ventouse (104) sont inclinées vers la moulure de séparation (103) mais la deuxième moulure (106a) formée sur l'autre côté est inclinée vers l'extérieur. 8. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 7, dans laquelle l'admission et l'évacuation du canal d'écoulement (102) sont formées en parallèle par une moulure de séparation (103) formée au centre de la plaque (101), et la zone de section d'un passage (106b) formé sur le côté de la moulure de séparation (103) par rapport à la ligne centrale (CL) de la ventouse (104) est plus petite que la zone de section d'un passage (106b) formé sur le côté opposé, et 15 les deuxièmes moulures (106a) formées sur le côté du plus grand passage (106b) sont plus grandes que d'autres deuxièmes moulures (106a). 9. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l'admission et l'évacuation du canal d'écoulement 20 (102) sont formées en parallèle par une moulure de séparation (103) formée au centre de la plaque (101), les sections (106) de distribution du fluide frigorigène et les premières moulures (105) sont formées symétriquement par rapport à la moulure de séparation (103). 10. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les premières moulures (105) formées à l'extrémité la plus haute du canal d'écoulement (102) sont formées de manière asymétrique par rapport à la ligne centrale (CL) de la ventouse (104). 11. Plaque destinée à l'échangeur de chaleur selon la revendication 5, dans laquelle lorsque l'admission et l'évacuation du canal d'écoulement (102) sont formées en parallèle par une moulure de séparation (103) formée au centre de la plaque (101), un intervalle (L3) de la deuxième moulure (106a) à côté de la moulure de séparation (103) du premier réseau des premières moulures est plus grand qu'un intervalle (L1) de la deuxième moulure (106a) la plus à l'extérieur. R:\Brevets\25700\25797 FR060912-trad TXT-revs. doc