Brevet FR3049050A1 — publié le 20170922

Echangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile La présente invention concerne un échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile. Elle trouvera en particulier ses applications comme condenseur ou refroidisseur de gaz pour un circuit de climatisation dudit véhicule. Un exemple d'un échangeur de chaleur de ce type est proposé dans le document FR 2 928 448. Il est représenté schématiquement sur la figure 1. Cet échangeur de chaleur R comporte : - un faisceau 4 de tubes 6 pour la circulation d'un fluide, - des boîtes collectrices 8 pour recevoir les tubes 6 ; et - un élément de séparation 18 qui définit dans l'une des boîtes collectrices 8 au moins deux chambres C1, C2, chacune associée à une passe Pl, P2 dans le faisceau 4 de tubes 6. Ce type d'architecture est généralement mise en oeuvre avec un fluide réfrigérant, notamment supercritique. Le fluide réfrigérant entre dans l'échangeur de chaleur par une entrée 14, passe dans les tubes 6 dans le sens de la passe P1, puis dans le sens de la passe P2 (opposé au sens de la passe P1) et ressort de l'échangeur de chaleur par la sortie 16. L'échange de chaleur est réalisé avec un flux d'air externe dirigé sensiblement perpendiculairement au plan de l'échangeur de chaleur (plan de la figure 1). De ce fait, l'air passe entre les tubes 6, selon un flux d'air sensiblement perpendiculaire au sens de circulation du fluide réfrigérant circulant dans les tubes 6 (passe P1 ou passe P2). Sur la figure 1, le flux d'air est dirigé selon l'axe OX d'un repère orthogonal (O, X, Y, Z) et le plan visible de l'échangeur de chaleur est défini par les axes OY et OZ. 3049050 2 Ce flux d'air est généralement obtenu lorsque le véhicule automobile est en mouvement, l'échangeur de chaleur étant destiné à être installé au niveau de la face avant du véhicule. Dans l'architecture proposée sur cette figure 1, l'échangeur comprend en 5 outre un tube dit mort 180. Il s'agit d'un tube qui n'est pas fluidiquement connecté au faisceau 4 dans lequel la circulation du fluide réfrigérant est prévue. Un tel tube permet de limiter les échanges thermiques entre les deux passes. Toutefois, le flux d'air arrivant sur l'échangeur de chaleur R atteint l'ensemble des tubes 6, à savoir les tubes 6 du faisceau 4 dans lesquels le fluide 10 réfrigérant circule, mais également le tube mort 180. Le flux d'air arrivant sur le échangeur de chaleur R pour assurer le refroidissement du fluide réfrigérant, ou son changement de phase, n'est donc pas totalement utilisé à bon escient. Un objectif de l'invention est de pallier ce problème. 15 A cet effet, l'invention propose un échangeur de chaleur, notamment pour un véhicule automobile, ledit échangeur comportant : - un faisceau de tubes pour la circulation d'un fluide, - au moins un tube, appelé tube mort, ledit tube mort n'étant pas fluidiquement connecté audit faisceau de tubes. 20 Selon l'invention, ledit échangeur comprend un déflecteur recouvrant au moins une partie de la circonférence du tube mort, de sorte que lorsqu'un flux d'air est dirigé sur l'échangeur de chaleur, ce flux d'air est dévié du tube mort. Ainsi, grâce à l'invention, tout en conservant un tube mort, on dispose d'une solution selon laquelle le flux d'air incident est mieux utilisé car il ne vient 25 plus au contact du tube mort. L'échangeur de chaleur selon l'invention pourra également comprendre l'une au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - le déflecteur recouvre au moins une partie de la circonférence du tube mort, sur toute la longueur de ce tube mort, 3049050 3 - le déflecteur comprend une partie centrale recouvrant un bord longitudinal du tube mort, - le déflecteur s'étend transversalement audit tube mort sur moins de la moitié d'une distance séparant le tube mort des tubes du faisceau voisins dudit 5 tube mort, - ledit échangeur comprend des intercalaires situés entre lesdits tubes, - le déflecteur s'étend transversalement audit tube mort le long desdits intercalaires, - le déflecteur est fixé au tube mort, par exemple par clipsage ou collage, 10 - ledit échangeur comprend au moins une boîte collectrice pour recevoir les tubes, - ledit échangeur comprend un élément de séparation qui définit dans la boîte collectrice au moins deux chambres, chacune associée à une passe dans le faisceau de tubes, 15 - ledit tube mort est situé entre lesdites passes, - l'élément de séparation est agencé de sorte que la passe associée à la chambre qui reçoit le fluide réfrigérant en entrée de l'échangeur de chaleur présente un nombre de tubes compris entre 50% et 68%, de préférence entre 55% et 65%, du nombre total de tubes dans ledit faisceau de tubes, 20 - l'élément de séparation comprend une cloison disposée dans la boîte collectrice pour former les deux chambres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre 25 illustratif en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 2 représente un échangeur de chaleur selon l'invention, muni d'un déflecteur pour le tube mort, cette représentation étant réalisée dans le même plan que celui de la figure 1 ; - la figure 3 représente partiellement et de façon schématique 30 l'échangeur de chaleur de la figure 2, selon un plan de coupe transversale ; 3049050 4 - la figure 4 illustre une variante de réalisation du déflecteur conforme à l'invention selon un plan de coupe identique à celui de la figure 2. Des références numériques identiques sont utilisées pour désigner des éléments identiques ou analogues. 5 L'invention concerne un échangeur de chaleur 100, en particulier un condenseur ou un refroidisseur de gaz pour un circuit de climatisation automobile. Cet échangeur de chaleur 100 comporte un faisceau 4 de tubes 6 pour 10 la circulation d'un fluide, notamment d'un fluide réfrigérant, et deux boîtes collectrices 8 pour recevoir les tubes 6 à chacune de leurs extrémités. Lesdits tube 6 du faisceau débouchent dans lesdites boîtes pour permettre la circulation du fluide. Un élément de séparation 18 définit dans l'une des boîtes collectrices 8 15 au moins deux chambres C1, C2, chacune associée à une passe Pl, P2 dans le faisceau 4 de tubes 6.L'élément de séparation 18 comprend ici une cloison de part et d'autre de laquelle sont situées lesdites chambres C1, C2. L'autre boîte collectrice permet le passage du fluide d'une passe P1 à l'autre P2. 20 Ledit échangeur comprend en outre au moins un tube, appelé tube mort 180, qui n'est pas fluidiquement connecté aux tubes 6 dudit faisceau 4. Cela étant, il pourra s'agir d'un tube identique à ceux du faisceau, si ce n'est que l'échangeur est configuré pour que le fluide ne circule pas dans ledit tube mort 180, en particulier grâce à ladite cloison 18 qui pourra en boucher l'entrée. 25 L'échangeur de chaleur 100 comprend également un déflecteur 50 recouvrant au moins une partie de la circonférence du tube mort 180, de sorte que lorsqu'un flux d'air est dirigé sur l'échangeur de chaleur 100, ce flux d'air est dévié du tube mort 180. De ce fait, et grâce au déflecteur 50, le flux d'air est utilisé au mieux pour 30 être dirigé vers un tube 6 dans lequel du fluide est destiné à circuler. On améliore ainsi l'efficacité énergétique de l'échangeur de chaleur 100. 3049050 5 Avantageusement, le déflecteur 50 recouvre au moins une partie de la circonférence du tube mort 180, sur toute la longueur L de ce tube mort. C'est d'ailleurs la situation qui est représentés sur la figure 2, où le tube mort 180 est caché derrière le déflecteur 50. 5 L'efficacité énergétique de l'échangeur de chaleur 100 en est encore améliorée. Par ailleurs, il convient de noter qu'un échangeur de chaleur 100 conforme à l'invention pourra comprendre des intercalaires 12 reliant les tubes 6, 180 du faisceau 4 de tubes entre eux. Ces intercalaires 12 forment 10 des ailettes augmentant la surface d'échange avec le flux d'air. Lesdits tubes 6 du faisceau ainsi que ledit tube mort 180 sont préférentiellement des tubes plats. Lesdits intercalaires 12 sont par exemple des intercalaires ondulés dont les crêtes des ondulations sont transversales à un axe longitudinale des tubes. 15 Le déflecteur 50 recouvre avantageusement d'une part, au moins une partie de la circonférence du tube mort 180, de préférence sur toute la longueur du tube mort 180 et d'autre part, tout ou partie des intercalaires 12 reliant ce tube mort 180 à un autre tube 6. La figure 3 est une vue de coupe partielle de l'échangeur de chaleur 100 20 représenté sur la figure 2 (coupe A-A), la forme des tubes et des intercalaires ayant été volontairement simplifiée. Sur cette figure, on peut observer que le déflecteur 50 recouvre également les intercalaires 12 reliant le tube mort 180 aux tubes 6 attenants dans lesquels un fluide réfrigérant est destiné à circuler. Par ce biais, lorsqu'un flux d'air est dirigé sur l'échangeur de chaleur, 25 celui-ci est dévié du tube mort 180 et de ces intercalaires 12 qui interviennent moins dans l'échange de chaleur entre le échangeur de chaleur 100 et le flux d'air. Là également, on améliore l'efficacité énergétique globale de l' échangeur de chaleur 100. 3049050 6 La forme du déflecteur 50 n'est pas limitante, sa seule fonction étant que le flux d'air soit dévié du tube mort 180 et en conséquence redirigé vers les autres tubes 6. La figure 4 illustre une variante de réalisation. Le déflecteur 50 comprend 5 une partie centrale 52 recouvrant un bord longitudinal du tube mort 180. Le déflecteur 50 s'étend transversalement audit tube mort 180 de sorte qu'ils définissent un ensemble en forme de T. Des flancs du déflecteur s'étendent à partir de ladite partie centrale 52 le long d'un bord longitudinal 20 desdits intercalaires 12. 10 Ici, le déflecteur 50 s'étend transversalement audit tube mort 180 sur moins de la moitié d'une distance séparant le tube mort 180 des tubes 6 du faisceau qui lui sont voisins. Ainsi, les intercalaires 12 voisines du tube mort 180 restent alimentés en air pour leur partie se trouvant à proximité des tubes 6 du faisceau 4 voisins dudit tube mort 180. 15 Le déflecteur 50 pourra être fixé au tube mort 180. En particulier, le déflecteur 50 pourra présenter une forme complémentaire au tube mort 180 pour pouvoir être clipsé au tube mort 180.11 pourra encore être muni de brides d'accrochage. En variante, on peut prévoir tout moyen de fixation approprié, par exemple un collage ou brasage du 20 déflecteur 50 au tube mort 180. L'élément de séparation 18 pourra être agencé de sorte que la passe P1 associée à la chambre Cl qui reçoit le fluide réfrigérant en entrée 14 de l'échangeur de chaleur 100 présente un nombre de tubes compris entre 50% et 68%, de préférence entre 55% et 65%, du nombre total de tubes dans ledit 25 faisceau 4 de tubes 6. Le faisceau 4 de tubes 6 pourra comprendre entre 10 et 30 tubes. Par ailleurs, les tubes 6 du faisceau 4 de tubes seront avantageusement séparés par un pas compris entre 5mm et 8mm, de préférence entre 6mm et 8mm. 30 Les intercalaires 12 pourront être séparés d'un pas compris entre 0,8mm et 1,3mm. 3049050 7 Chaque tube 6 pourra présenter un diamètre hydraulique compris entre 0,3mm et 0,9mm, de préférence entre 0,3mm et 0,7mm. La définition d'un diamètre hydraulique est bien connue de l'homme du métier et ne sera précisée ici. 5 La présence d'intercalaires et leur dimensionnement, la répartition des tubes selon les passes, le nombre de tubes, le pas les séparant et le diamètre hydraulique tels que proposés participent également à l'amélioration de l'efficacité énergétique. Le fluide réfrigérant utilisé peut être du R744. Ce fluide est à base de 10 CO2 et présente une masse molaire de 44g/mol. Il présente un point d'ébullition à -78,5°C et un point critique caractérisé par une température de 31,1°C et une pression de 73,82 bars. En fonctionnement, ce fluide R744 présente, en entrée 14 du échangeur de chaleur 100 conforme à l'invention, une température d'environ 150°C et, en 15 sortie 16 du échangeur de chaleur, une température inférieure à 50°C. La pression est généralement maintenue à 125 bars. REVENDICATIONS1. Echangeur de chaleur (100), notamment pour un véhicule automobile, ledit échangeur comportant : - un faisceau (4) de tubes (6) pour la circulation d'un fluide, - au moins un tube, appelé tube mort (180), ledit tube mort n'étant pas fluidiquement connecté audit faisceau (4) de tubes (6); caractérisé en qu'il comprend un déflecteur (50) recouvrant au moins une partie de la circonférence du tube mort (180), de sorte que lorsqu'un flux d'air est dirigé sur l'échangeur de chaleur, ce flux d'air est dévié du tube mort (180). 2. Echangeur de chaleur (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (50) recouvre au moins une partie de la circonférence du tube mort (180), sur toute la longueur de ce tube mort. 3. Echangeur de chaleur (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le déflecteur (50) comprend une partie centrale (52) recouvrant un bord longitudinal du tube mort (180). 4. Echangeur de chaleur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déflecteur (50) s'étend transversalement audit tube mort (180) sur moins de la moitié d'une distance séparant le tube mort (180) des tubes (6) du faisceau voisins dudit tube mort (180). 5. Echangeur de chaleur (100) selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant des intercalaires (12) situés entre lesdits tubes (6, 180). 3049050 9 6. Echangeur de chaleur (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le déflecteur (50) s'étend transversalement audit tube mort (180) le long desdits intercalaires (12). 5 7. Echangeur de chaleur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déflecteur (50) est fixé au tube mort (180), par exemple par clipsage ou collage. 8. Echangeur de chaleur (100) selon l'une des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une boîte collectrice (8) pour recevoir les tubes (6) et un élément de séparation (18) qui définit dans la boîte collectrice (8) au moins deux chambres (C1, C2), chacune associée à une passe (P1, P2) dans le faisceau (4) de tubes (6), ledit tube mort (180) étant situé entre lesdites passes (P1, P2). 15 9. Echangeur de chaleur (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément de séparation (18) est agencé de sorte que la passe (P1) associée à la chambre (C1) qui reçoit le fluide réfrigérant en entrée de l'échangeur de chaleur présente un nombre de tubes compris entre 20 50% et 68%, de préférence entre 55% et 65%, du nombre total de tubes dans ledit faisceau (4) de tubes (6). 10. Echangeur de chaleur (100) selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'élément de séparation (18) comprend une cloison 25 (181) disposée dans la boîte collectrice (8) pour former les deux chambres (C1, C2).