Brevet FR3018601A1 — publié le 20150918

"Dispositif de connexion pour échangeur de chaleur et échangeur de chaleur équipé dudit dispositif de connexion" L'invention concerne un dispositif de connexion pour échangeur de chaleur et un échangeur de chaleur équipé dudit dispositif de connexion. Il pourra en particulier s'agir d'un évaporateur. Il est connu un évaporateur, destiné à un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comprenant un faisceau formé d'un empilement de plaques permettant un échange de chaleur entre un flux d'air passant à travers le faisceau et un liquide frigorigène circulant dans le faisceau. Le faisceau est disposé entre deux plaques d'extrémité aussi appelées joues latérales. Ce type d'évaporateur est décrit dans le document FR 2 826 437 de la demanderesse et est bien connu de l'homme du métier. L'une des plaques d'extrémité de l'évaporateur comprend deux ports respectivement pour l'entrée du fluide frigorigène dans l'évaporateur et pour la sortie de ce fluide. Il est aussi connu de relier l'évaporateur à un détendeur par l'intermédiaire d'un dispositif de raccordement qui est en général formé d'un bloc métallique. Le détendeur comprend des ports d'entrée et de sortie de fluide destinés à être reliés par des passages internes du dispositif de raccordement respectivement aux ports de sortie et d'entrée de l'évaporateur. Les axes des ports d'entrée et de sortie du détendeur sont parallèles et s'étendent dans un plan passant sensiblement par un bulbe du détendeur. En utilisation, le faisceau de l'évaporateur est généralement disposé verticalement et les ports d'entrée et de sortie de l'évaporateur débouchent alors horizontalement. Avec un dispositif de raccordement présentant des passages internes de fluide rectilignes, le détendeur est alors orienté lui aussi de façon horizontale. Toutefois, pour optimiser le fonctionnement du bulbe du détendeur, il est préférable qu'il soit en position haute, ce qui implique de positionner le détendeur de sorte que le plan précité de ses ports soit en position verticale ou légèrement incliné par rapport à la verticale. Ceci pose néanmoins un problème de conception du dispositif de raccordement, en particulier si l'on souhaite conserver une orientation rectiligne de ses passages internes de fluides. Il est par ailleurs souhaitable que la solution mise en oeuvre n'augmente pas ou peu l'encombrement global de l'échangeur, en particulier dans la direction d'empilement des plaques. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution aux problèmes précités et propose à cette fin un dispositif de connexion pour échangeur de chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, ledit dispositif comprenant un connecteur et une joue d'extrémité latérale d'un faisceau d'échange de chaleur dudit échangeur. Selon l'invention, ladite joue latérale comporte au moins un élément de raccordement comprenant des ouvertures d'entrée/sortie transversalement alignées, ledit élément de raccordement permettant la circulation du premier fluide entre le faisceau et des ouvertures d'entrée et de sortie du connecteur, alignées longitudinalement ou de façon inclinée par rapport auxdites ouvertures d'entrée/sortie de l'élément de raccordement. En outre, ledit élément de raccordement et ledit connecteur présente une extension longitudinale correspondant sensiblement. Autrement dit, selon l'invention, on se sert de la joue latérale de l'échangeur pour définir un élément de raccordement guidant le premier fluide entre le faisceau et le connecteur de sorte que le connecteur ait l'orientation désirée. Ledit connecteur peut alors présenter des passages internes de fluide orientés de façon rectiligne. De plus, l'invention tire profit de la constatation selon laquelle l'environnement dans lequel les échangeurs sont installés présente un certain jeu libre dans le prolongement du connecteur dans la direction de ses passages internes de fluide. Ainsi, même si l'élément de raccordement du dispositif de connexion génère une surépaisseur dans cette direction, une telle surépaisseur est uniquement présente dans une zone où elle ne porte pas à conséquence puisque, dans la direction longitudinale de la joue, elle ne s'étend pas au-delà de la région occupée par le connecteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, qui pourront être prises ensemble ou séparément : - lesdites ouvertures d'entrée/sortie de l'élément de raccordement sont destinées à venir en vis-à-vis d'extrémités de collecteurs d'entrée et de sortie du faisceau, - l'élément de raccordement comporte un conduit, notamment un conduit principal, qui est agencé coaxialement à l'une des ouvertures d'entrée/sortie du connecteur et à l'une des ouvertures d'entrée/sortie de l'élément de raccordement, - l'élément de raccordement comporte un conduit, par exemple un second conduit, notamment coudé, qui s'étend sensiblement dans l'épaisseur dudit élément et comporte une extrémité coaxiale avec l'autre ouverture d'entrée/sortie du connecteur et une extrémité opposée coaxiale avec l'autre ouverture d'entrée/sortie de l'élément de raccordement, - ladite joue latérale comporte une première plaque, qui comporte une partie principale inférieure s'étendant parallèlement au faisceau et une partie secondaire supérieure, agencée à proximité d'une extrémité supérieure dudit élément de raccordement, qui est décalée dans l'épaisseur par rapport à la partie principale inférieure d'un déport (d) déterminé, - ladite joue latérale comporte une seconde plaque, d'épaisseur correspondant au déport (d) déterminé, qui est reçue sur la partie secondaire supérieure de la première plaque, - lesdites première et seconde plaques délimitent le conduit principal et le second conduit de l'élément de raccordement entre la partie secondaire supérieure de la première plaque et la seconde plaque, - ladite partie principale inférieure comprend des nervures de renfort, - lesdites nervures présentent une hauteur inférieure au déport (d), - la première plaque est fixée au connecteur et la seconde plaque est destinée à être fixée au faisceau, - ladite première plaque est destinée à être également fixée au faisceau, - ledit conduit principal et/ou ledit second conduit sont définis par emboutissage de ladite première plaque et/ou de ladite seconde plaque, - l'élément de raccordement et le connecteur sont configurés pour être reçus dans un boîtier qui comporte une ouverture de dimensions correspondantes dans laquelle ils sont destinés à être engagés. L'invention concerne également un échangeur de chaleur, notamment un évaporateur, comprenant un dispositif de connexion tel que décrit plus haut. Selon différents modes de réalisation de l'invention qui pourront être pris ensemble ou séparément : - le faisceau de l'échangeur et ledit dispositif de connexion sont assemblés par brasage, - la première plaque présente une extension longitudinale et transversale sensiblement identique à une extension en hauteur et en profondeur du faisceau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un échangeur réalisé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail en perspective éclatée d'une partie de l'échangeur de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de côté de l'extrémité de l'échangeur de la figure 1 ; - les figures 4A et 4B sont des vues en perspective de faces opposées de l'élément de raccordement de l'échangeur de la figure 1. Dans la description qui va suivre, des référence identiques désignent des pièces 25 identiques ou ayant des fonctions similaires. Pour la bonne compréhension de l'invention, les figures seront orientées en référence au trièdre "X", "Y", "Z". 30 On a représenté à la figure 1 un échangeur de chaleur 10 réalisé conformément à l'invention. Il comprend un faisceau 14 permettant un échange de chaleur entre un premier fluide L et un second fluide G parcourant ledit faisceau. Ledit faisceau 14 comprend ici des tubes 16, disposés parallèlement les uns aux autres, lesdits tubes 16 étant configurés pour permettre la circulation du premier fluide L en leur sein et la 35 circulation du second fluide G entre eux. Le faisceau pourra également comprendre 20 des intercalaires ou ailettes ondulées 58 (figures 3), disposés entre les tubes 16 pour augmenter la surface d'échange avec le second fluide G. Dans le mode de réalisation illustré, l'échangeur 10 comprend une pluralité de plaques 12, assemblées par paire pour former les tubes 16 de circulation du premier fluide. Lesdites plaques 12 sont ici empilées selon la direction d'empilement "X", les plaques 12 s'étendant suivant les directions verticale "Z" et transversale "Y". Le faisceau 14 présente ainsi une forme sensiblement parallélépipédique. Les plaques 12 déterminent des circuits alternés pour la circulation des deux fluides, notamment un fluide en phase liquide et/ou gazeuse "L", tel qu'un fluide frigorigène, notamment le fluide connue sous le nom de R134a, 1234yf, R734a ou autre, qui circule dans les tubes ou paires 16 de plaques 12 et un gaz "G" tel que de l'air qui circule transversalement entre les tubes ou paires 16 de plaques, comme représenté par les flèches des figures 1 et 2. Les plaques 12 sont ici chacune de forme sensiblement rectangulaire, de longueur orientée sensiblement verticalement suivant la direction "Z" et de largeur orientée sensiblement transversalement suivant la direction "Y". Comme l'illustre la figure 2, chaque plaque 12 comporte à une de ses extrémités verticales dite d'extrémité supérieure 18 deux ouvertures 20, 22 alignées transversalement qui sont destinées à former, par l'empilement desdites plaques 12, un collecteur ou conduit d'entrée 26 et un collecteur ou conduit de sortie 28 du premier fluide "L" dans chacune des paires de plaques 16, le long d'un bord 24 d'extrémité verticale dit supérieur dudit faisceau. A l'intérieur du tube 16 formée par chaque paire de plaques 12, le premier fluide circule selon une trajectoire en U de l'une 20 des ouvertures des paires des plaques, servant d'entrée, vers l'extrémité longitudinale opposée, ici l'extrémité basse, où il fait demi-tour pour revenir vers l'autre ouverture 22, servant de sortie. Pour cela les plaques sont munies, par exemple d'une cloison intérieure s'étendant longitudinalement pour guider le premier fluide entre les ouvertures 20, 22 et l'extrémité opposée des plaques. L'échangeur comprend en outre une joue d'extrémité latérale 37 du faisceau 14. Par latérale, on entend qui s'étend selon le plan Y, Z d'après l'orientation donnée à la figure 1. Ladite joue 37 permet de protéger le faisceau 14, en particulier l'intercalaire 58 terminant latéralement le faisceau, selon la direction d'empilement X, avec lequel ladite joue 37 est en contact. L'échangeur 10 comporte par ailleurs un connecteur 30 comportant un corps 32 et deux ouvertures d'entrée/sortie externes 34, 36 qui sont destinées à être reliées respectivement au collecteurs d'entrée 26 et de sortie 28 du faisceau 14. Lesdites ouvertures d'entrée/sortie 34, 36 sont réalisés, par exemple, sous la forme de passages, non-visibles sur les figures, ménagés à l'intérieur dudit corps 32 et éventuellement prolongés, comme ici, par des buses. Lesdits passages sont avantageusement rectilignes et/ou parallèles, notamment orientés selon la direction X. Ledit connecteur 30 pourra être muni d'orifices, notamment d'orifices taraudés, permettant la fixation de tubulures et/ou d'un détendeur, non-représenté. Avantageusement, le connecteur 30 s'étend sensiblement dans le prolongement du faisceau 14, c'est à dire qu'il fait ni saillie transversalement, ni saillie verticalement, mais qu'il est compris dans une projection (non représentée) des plaques 12, c'est- à-dire dans le prolongement du faisceau 14 de plaques 12 selon la direction X d'empilement des tubes 16 ou plaques 12. Selon l'invention, comme l'illustrent plus particulièrement les figures 2, 4A et 4B, la joue latérale 37 comporte un élément 38 de raccordement qui est interposé entre le faisceau 14 et le connecteur 30, et qui relie les extrémités transversalement alignées des collecteurs d'entrée 26 et de sortie 28 du faisceau, correspondant aux ouvertures 20, 22 de sa plaque d'extrémité 12F, aux ouvertures d'entrée/sortie 34, 36 du connecteur 30. Pour cela, ledit élément de raccordement 38 comprend des ouvertures d'entrée/sortie 47, 47', notamment destinées à venir en vis-à-vis d'extrémités des collecteurs d'entrée 26 et de sortie 28 du faisceau 14. Avantageusement, lesdites ouvertures d'entrée et de sortie 34, 36 du connecteur 30 sont alignées longitudinalement, c'est-à-dire, ici, selon la direction Z ou de façon inclinée par rapport auxdites ouvertures d'entrée/sortie 47, 47' de l'élément de raccordement 38, c'est-à-dire, en formant un angle non-nul, avantageusement supérieur à 45°, voire 60° par rapport à la direction Y. On peut de la sorte positionner le connecteur selon l'orientation voulue. En outre, ledit élément de raccordement 38 et ledit connecteur 30 présentent sensiblement la même extension longitudinale, c'est-à-dire selon la direction Z. On entend par là que l'élément de raccordement 38 présente sensiblement la même dimension que le connecteur 30 dans cette direction. Ladite joue latérale 37 n'augmente donc l'encombrement de l'échangeur dans la direction X que dans le prolongement, dans cette direction, du connecteur 30. Ledit élément de raccordement 38 pourra être plus large que le connecteur 30, notamment de la largeur du reste de la joue latérale 37. Pour assurer le guidage du premier fluide selon ce qui a été expliqué plus haut, comme l'illustrent les figures 4A et 4B, l'élément de raccordement 38 comporte ici un conduit principal 40 qui est agencé coaxialement à l'une des ouvertures d'entrée/sortie 36 du connecteur et à l'une 47 des ouvertures d'entrée/sortie de l'élément de raccordement 38, par exemple celle se trouvant en regard du collecteur de sortie 28. L'élément de raccordement 38 comporte aussi un conduit coudé 42 qui s'étend sensiblement verticalement dans l'épaisseur dudit élément de raccordement 38. Ce conduit coudé 42 comporte une extrémité 44 qui est coaxiale avec l'autre ouverture d'entrée/sortie 34 du connecteur 30 et une extrémité opposée 46 qui est coaxiale avec l'autre ouverture d'entrée/de sortie 47' de l'élément de raccordement 38, ici celle se trouvant en regard du collecteur d'entrée 26. Comme l'illustrent les figures 3, 4A, et 4B, l'élément 38 de raccordement comporte, par exemple, une première plaque 48, qui comporte une partie principale inférieure 50 s'étendant parallèlement à la plaque d'extrémité 12F et, en continuité, une partie secondaire 52 supérieure, agencée à proximité d'une extrémité supérieure 54 dudit élément de raccordement 38. Ladite extrémité supérieure 54 dudit élément de raccordement 38 est décalée longitudinalement par rapport à la partie principale inférieure 50 selon un déport "d" déterminé.35 L'élément 38 de raccordement comporte par ailleurs une seconde plaque 56, d'épaisseur correspondant au déport "d" déterminé, qui est reçue en regard de la partie secondaire supérieure 52 de la première plaque 48. Le conduit principal 40 et le conduit coudé 42 de l'élément 38 sont délimités entre la partie 52 secondaire supérieure de la première plaque 48 et la seconde plaque 56. Dans cette configuration selon laquelle la partie secondaire 52 supérieure de la première plaque 48 est décalée du déport "d", la première plaque 48 est fixée au connecteur 30 et la seconde plaque 56 est fixée à la plaque d'extrémité 12F du faisceau 14, au niveau de la partie de celle-ci formant les collecteurs 26, 28 ainsi qu'à une première partie de l'intercalaire 58. La partie principale inférieure 50 de la première plaque 48 est fixée ici à une seconde partie de l'intercalaire 58 prolongeant vers le bas du faisceau 14, ladite première partie de l'intercalaire 58. Cette configuration permet avantageusement de prendre la seconde plaque 56 en sandwich entre la première plaque 48 et le faisceau 14, ce qui garantit la solidité de l'assemblage. On remarquera que, par une inversion mécanique, la première plaque 48 pourra être fixée au faisceau 14 et la seconde plaque 56 au connecteur 30. Cette configuration, quoique possible, serait moins résistante, car en ce cas, la seconde plaque 56 pourrait être sollicitée par le connecteur 30 placé en porte à faux. Ici, comme déjà indiqué, le faisceau 14 comporte des plaques 12, assemblées par paires 16, et des intercalaires 58 d'épaisseur "e" déterminée qui sont interposés entre les paires 16 de plaques 12 du faisceau 14, comme représenté à la figure 3. Dans cette configuration, la première plaque 48 est distante de la plaque d'extrémité 12F d'une distance correspondant à l'épaisseur "e" déterminée pour recevoir un élément intercalaire d'extrémité 58 entre la joue latérale 37 et la plaque d'extrémité 12F du faisceau 14. Un élément intercalaire 58 analogue aux autres éléments intercalaires 58 du faisceau 14 peut donc être utilisé. De préférence, les première et seconde plaques 48, 56 de l'élément de raccordement 38 sont formées par découpe et/ou emboutissage de panneaux de tôle. Comme l'illustre la figure 2, le conduit coudé 42 est ainsi délimité par deux emboutis 60, 62 en regard en forme de "L" formés respectivement dans les première et seconde plaques 48, 56. L'embouti 62 de la première plaque 48 débouche dans sa partie inférieure dans la première plaque 48 par l'intermédiaire d'une première découpe coïncidant avec l'extrémité 44 du conduit 42. L'embouti 60 de la seconde plaque 56 débouche dans sa partie supérieure dans la seconde plaque 56 par l'intermédiaire d'une seconde découpe coïncidant avec l'extrémité 46 du conduit 42. Ladite partie principale inférieure 50 de la première plaque 48 délimitant la joue latérale 37 de l'échangeur pourra comprendre des nervures de renfort 100, ici orientées longitudinalement. Lesdites nervures 100 présentent avantageusement une hauteur inférieure au déport (d). Il sera compris que les plaques 12 du faisceau 14 et le connecteur 30 sont également formés par découpe et/ou emboutissage de panneaux de tôle et que, selon ce procédé de fabrication, les plaques 12, 12F du faisceau 14, les plaques 48, 56 de la joue latérale 37 et le corps 32 du connecteur 30 sont assemblés par brasage, avantageusement en une seule opération. Dans le cadre d'un échangeur 10 destiné à permettre des échanges thermiques entre un fluide frigorigène "L" et un fluide gazeux "G" comme il a été décrit précédemment, le faisceau 14 de plaques 12, l'élément de raccordement 38 et le corps 32 du connecteur 30 sont destinés à être reçus dans un boîtier (non représenté) qui comporte une ouverture (non représentée) de dimensions correspondantes à celles de la partie secondaire supérieure 52 par laquelle le connecteur 30 fait saillie. Ledit élément de raccordement 38 pourra lui aussi être engagé dans ladite ouverture. Un tel boîtier permet de protéger l'ensemble du faisceau 14 et de canaliser les gaz "G" traversant l'échangeur 10. A cet effet, il sera compris que le boîtier comportera de préférence deux faces opposées perpendiculaires à la direction "X" qui comportent des ouvertures (non représentées) qui s'étendent au droit du faisceau 14 de manière à permettre aux gaz "G" de traverser le faisceau de plaques 14. Un tel échangeur 10 peut avantageusement être utilisé en tant qu'évoparateur pour un circuit de climatisation de véhicule automobile. REVENDICATIONS1. Dispositif de connexion pour échangeur de chaleur entre un premier fluide (L) et un deuxième fluide (G), ledit dispositif comprenant un connecteur (30) et une joue d'extrémité latérale (37) d'un faisceau (14) d'échange de chaleur dudit échangeur, ladite joue latérale (37) comportant au moins un élément (38) de raccordement comprenant des ouvertures d'entrée/sortie (47, 47') transversalement alignées, ledit élément de raccordement (38) permettant la circulation du premier fluide entre le faisceau et des ouvertures d'entrée et de sortie (34, 36) du connecteur (30), alignées longitudinalement ou de façon inclinée par rapport auxdites ouvertures d'entrée/sortie (47, 47') de l'élément de raccordement (38), ledit élément de raccordement (38) et ledit connecteur (30) présentant une extension longitudinale correspondant sensiblement. 2. Dispositif de connexion selon la revendication précédente, dans lequel l'élément de raccordement (38) comporte un conduit principal (40) qui est agencé coaxialement à l'une des ouvertures d'entrée/sortie (36) du connecteur (30) et à l'une des ouvertures (47) d'entrée/sortie de l'élément de raccordement (38), et un conduit coudé (42) qui s'étend sensiblement dans l'épaisseur dudit élément (38) et qui comporte une extrémité (44) coaxiale avec l'autre ouverture d'entrée/sortie (34) du connecteur (30) et une extrémité opposée (46) coaxiale avec l'autre ouverture (47') d'entrée/de sortie de l'élément de raccordement (38). 3. Dispositif de connexion selon la revendication précédente, dans lequel ladite joue latérale (37) comporte : - une première plaque (48), qui comporte une partie principale inférieure (50) s'étendant parallèlement au faisceau (14) et une partie secondaire supérieure (52), agencée à proximité d'une extrémité supérieure (54) dudit élément de raccordement (38), qui est décalée dans l'épaisseur par rapport à la partie principale inférieure (50) d'un déport (d) déterminé, - une seconde plaque (56), d'épaisseur correspondant au déport (d) déterminé, qui est reçue sur la partie secondaire supérieure (52) de la première plaque, pour délimiter le conduit principal (40) et le conduit coudé (42) de l'élément de raccordement (38) entre la partie (52) secondaire supérieure de la première plaque (48) et la seconde plaque (56). 4. Dispositif de connexion selon la revendication précédente dans lequel ladite partie principale inférieure (50) comprend des nervures de renfort (100). 5. Dispositif de connexion selon la revendication précédente dans lequel lesdites nervures (100) présentent une hauteur inférieure au déport (d). 6. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la première plaque (48) est fixée au connecteur (30) et la seconde plaque (56) est destinée à être fixée au faisceau (14). 7. Dispositif de connexion selon la revendication précédente dans lequel ladite première plaque (48) est destinée à être également fixée au faisceau (14). 8. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications 3 à 7 dans lequel lesdits conduits principal (40) et/ou coudé (42) sont définis par emboutissage de ladite première plaque (48) et/ou de ladite seconde plaque (56). 9. Dispositif de connexion selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de raccordement (38) et le connecteur (30) sont configurés pour être reçus dans un boîtier qui comporte une ouverture de dimensions correspondantes dans laquelle ils sont destinés à être engagés. 10. Echangeur (10) de chaleur comprenant un dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Echangeur selon la revendication précédente configuré pour fonctionner en évaporateur. 12. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11 dans lequel le faisceau (14) de l'échangeur et ledit dispositif de connexion sont assemblés par brasage.