Brevet FR3047799A1 — publié le 20170818

Echangeur de chaleur comprenant au moins deux nappes de circulation d'un fluide réfrigérant. Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur comprenant au moins deux nappes de circulation d'un fluide réfrigérant. Le document EP2105693A1 décrit un échangeur de chaleur qui est constitutif d'un circuit de fluide réfrigérant équipant un véhicule automobile. L' échangeur de chaleur comprend deux nappes distinctes de circulation du fluide réfrigérant qui sont traversées 0 successivement par un flux d'air. Chaque nappe comprend une pluralité de passes à l'intérieur desquelles le fluide réfrigérant circule successivement. Un tel échangeur de chaleur mérite d'être amélioré pour augmenter un transfert thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d'air. 15 Un tel échangeur de chaleur mérite également d'être amélioré pour réduire autant que faire se peut une chute de pression du fluide réfrigérant consécutive à un passage du fluide réfrigérant d'une passe à une autre passe. 20 Un tel échangeur de chaleur mérite enfin d'être amélioré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d'air qui soit homogène de l'une à l'autre des passes de l'échangeur de chaleur, et globalement sur l'ensemble de la surface d'échange de l'échange de chaleur. 25 Un but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci- dessus en proposant un échangeur de chaleur permettant un transfert thermique optimisé entre un fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur et un flux d'air traversant ce dernier, l'échangeur de chaleur étant agencé pour réduire le plus possible la chute de pression du fluide réfrigérant d'une passe à une autre passe que comprend 30 l'échangeur de chaleur, l'échangeur de chaleur permettant de surcroît un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d'air extérieur qui est le plus homogène possible. Un échangeur de chaleur de la présente invention est un échangeur de chaleur apte à 3047799 2 réaliser un transfert thermique entre un flux d'air et un fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. L'échangeur de chaleur comprend au moins une première nappe et une deuxième nappe qui sont agencées pour être traversées successivement par le flux d'air. La première nappe comprend un nombre X de passes. La 5 deuxième nappe comprend un nombre Y de passes qui est supérieur ou égal à deux. Selon la présente invention, le nombre X de passes de la première nappe est égal au double du nombre Y de passes de la deuxième nappe. L'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, ces caractéristiques pouvant en outre être combinées à une autre ou plusieurs autres caractéristiques d'un autre ou de plusieurs autres aspects de l'invention : - l'échangeur de chaleur est agencé de telle sorte que la première nappe est disposée indifféremment en amont ou en aval de la deuxième nappe selon un sens d'écoulement du flux d'air à travers l'échangeur de chaleur, - la première nappe est en communication fluidique directe avec un moyen d'admission du fluide réfrigérant dans l'échangeur de chaleur, - la deuxième nappe est en communication fluidique directe avec un moyen d'évacuation du fluide réfrigérant hors de l'échangeur de chaleur, - la première nappe et la deuxième nappe sont ménagées parallèlement l'une à l'autre, - la première nappe et la deuxième nappe sont ménagées en vis-à-vis l'une de l'autre, - le nombre Y de passes de la deuxième nappe est pair, - le nombre Y de passes de la deuxième nappe est égal à deux, - l'échangeur de chaleur délimite un chemin de circulation du fluide réfrigérant qui s'étend entre un moyen d'admission du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur et un moyen d'évacuation du fluide réfrigérant hors de l'échangeur de chaleur, - le moyen d'admission est en relation fluidique avec une sortie d'un organe de détente que comprend le circuit de fluide réfrigérant, - le moyen d'évacuation est en relation fluidique avec une entrée d'un accumulateur ou d'un compresseur que comprend le circuit de fluide réfrigérant, - le chemin de circulation s'étend successivement à l'intérieur de la première nappe puis à l'intérieur de la deuxième nappe, - le moyen d'admission et le moyen d'évacuation sont ménagés d'un même côté de 3047799 3 l'échangeur de chaleur, - au moins un moyen de dérivation du fluide réfrigérant est prévu en parallèle du chemin de circulation, ce moyen de dérivation s'étendant depuis une des passes de la première nappe vers une des passes de la deuxième nappe, 5 - chacune des passes de la première nappe est pourvue d'un moyen de dérivation vers une des passes de la deuxième nappe, - les passes reliées par un moyen de dérivation sont situées en vis-à-vis l'une de 1' autre, - chaque passe comprend une pluralité de tubes, 10 - un nombre N de tubes est distinct d'une passe à une autre passe, ce nombre augmentant le long du chemin de circulation, - l'échangeur de chaleur comprenant Z passes et la Nième passe comprenant ZN tubes, les nombres ZN suivent la relation : Zi 2) passes 10 et 3047799 7 la deuxième nappe comprend Y (Y > 2) passes 10. Selon la présente invention, le nombre X de passes 10 de la première nappe 11 et le nombre Y de passes 10 de la deuxième nappe 12 vérifient la relation [1] suivante : 5 X = 2 x Y [1] Autrement dit, le nombre X de passes 10 de la première nappe 11 est le double du nombre Y de passes 10 de la deuxième nappe 12. 10 Autrement dit, l'échangeur de chaleur 6 comprend Z passes 10, avecZ=X+Y=3 xY. Selon une forme de réalisation préférée illustrée sur les figures 2 à 5, le nombre X de passes 10 de la première nappe 11 est égal à quatre, le nombre Y de passes 10 de la 15 deuxième nappe 12 est égal à deux et le nombre Z est égal à six. Selon un exemple de réalisation, la circulation en coeur de deux passes 10 successives suit un profil en U. En d'autres termes, le fluide réfrigérant qui pénètre en partie supérieure d'une première passe descend dans celle-ci et subit un changement de direction en entrée de 20 la deuxième passe immédiatement contiguë à la première passe. L'entrée de cette deuxième passe est en partie inférieure de l'échangeur de chaleur 6. Le fluide réfrigérant poursuit alors son parcours en remontant vers la partie supérieure de l'échangeur de chaleur 6 en circulant dans la deuxième passe. Il en va ainsi pour chacune des passes constitutives de l'échangeur de chaleur 6. 25 Chaque passe 10, indifféremment de la première nappe 11 et de la deuxième nappe 12, comprend une pluralité de tubes 15 qui sont disposés parallèlement les uns aux autres et qui canalisent le fluide réfrigérant au sein de la passe. Plus particulièrement, et en se reportant aux figures 4 et 5, une première passe 101 comprend Zi tubes 15, ùne deuxième passe 102 30 comprend Z2 tubes 15, une troisième passe 103 comprend Z3 tubes 15, une quatrième passe 104 comprend Z4 tubes 15, une cinquième passe 105 comprend Z5 tubes 15 et une sixième passe 106 comprend Z6 tubes 15. Sur cet exemple, les six passes 10 successives suivent la relation [2] suivante : 3047799 8 Zi REVENDICATIONS1. Echangeur de chaleur (6) apte à réaliser un transfert thermique entre un flux d'air (7) et un fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur (6), l'échangeur de chaleur (6) comprenant au moins une première nappe (11) et une deuxième nappe (12) qui sont agencées pour être traversées successivement par le flux d'air (7), la première nappe (11) comprenant un nombre X de passes (10), et la deuxième nappe (12) comprenant un nombre Y de passes (10) qui est supérieur ou égal à deux, caractérisé en ce que le nombre X de passes (10) de la première nappe (11) est égal au double du nombre Y de passes (10) de la deuxième nappe (12). Echangeur de chaleur (6) selon la revendication 1, dans lequel la première nappe (11) est disposée en amont de la deuxième nappe (12) selon un sens d'écoulement (S) du flux d'air (7) à travers l'échangeur de chaleur (6). Echangeur de chaleur (6) selon la revendication 1, dans lequel la première nappe (11) est disposée en aval de la deuxième nappe (12) selon un sens d'écoulement (S) du flux d'air (7) à travers l'échangeur de chaleur (6). Echangeur de chaleur (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre Y de passes (10) de la deuxième nappe (12) est pair. Echangeur de chaleur (6) selon la revendication 4, dans lequel le nombre Y de passes (10) de la deuxième nappe (12) est égal à deux. Echangeur de chaleur (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'échangeur de chaleur (6) délimite un chemin de circulation (17) du fluide réfrigérant qui s'étend entre un moyen d'admission (13) du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur (6) et un moyen d'évacuation (14) du fluide 30 réfrigérant hors de l'échangeur de chaleur (6). 7. Echangeur de chaleur (6) selon la revendication précédente, dans lequel le moyen d'admission (13) est directement en communication avec la première nappe (11).2. 3. 4. 5. 6. 3047799 12 8. Echangeur de chaleur (6) selon les revendications 6 ou 7, dans lequel le moyen d'évacuation (14) est directement en communication avec la deuxième nappe (12). 5 9. Echangeur de chaleur (6) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le chemin de circulation (17) s'étend successivement à l'intérieur de la première nappe (11) puis à l'intérieur de la deuxième nappe (12). 10. Echangeur de chaleur (6) selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel 10 le moyen d'admission (13) et le moyen d'évacuation (14) sont ménagés d'un même côté de l'échangeur de chaleur (6). 11. Echangeur de chaleur (6) selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, comprenant au moins un moyen de dérivation (16) du fluide réfrigérant en parallèle du 15 chemin de circulation (17) et qui s'étend depuis une des passes (10) de la première nappe (11) vers une des passes (10) de la deuxième nappe (12). 12. Echangeur de chaleur (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque passe (10) comprend une pluralité de tubes (15). 20 13. Echangeur de chaleur (6) selon la revendication 12, dans lequel un nombre N de tubes (15) est distinct d'une passe (10) à une autre passe (10). 14. Echangeur de chaleur (6) selon la revendication 13, dans lequel l'échangeur de chaleur 25 comprenant Z passes (10) et la Nième passe (10) comprenant ZN tubes (15), les nombres ZN suivant la relation : Zi