Brevet FR3065519A1 — publié le 20181026

Evaporateur pour installation de climatisation L'invention concerne un évaporateur pour une installation de climatisation de véhicule automobile. On connait par le brevet US4998580 un condenseur avec tubes et des ailettes. Le réfrigérant CO2, ou encore dénommé R744, impose de travailler à haute pression et avec un transport et un transfert de chaleur intenses. La présente invention vise à proposer un évaporateur qui soit optimal pour un réfrigérant de ce type, tel que celui R744. L'invention a ainsi pour objet un évaporateur pour une installation de climatisation de véhicule automobile, cet évaporateur comportant : une pluralité de tubes formant des canaux dans lesquels circule un fluide de refroidissement, ces canaux (4) étant alignés suivant un axe d'alignement des canaux (X), ces tubes étant perpendiculaires à une direction transversale (D), o chaque canal présentant une hauteur (Tr) mesurée suivant cette direction transversale (D), o chaque tube présentant une hauteur (Th) mesurée suivant cette direction transversale, o chaque canal étant séparé d'une face extérieure du tube par une épaisseur (Td) mesurée suivant cette direction transversale, o les tubes voisins sont séparés entre eux par un pas (Tp) mesuré suivant la direction transversale, le ou les tubes d'une rangée suivant l'axe d'alignement (X) s'étendant sur une distance (TS) mesurée suivant cet axe (X), 3065519 2 au moins une ailette disposée dans un passage d'air formé entre deux tubes voisins, le ou les ailettes présentant une dimension (CS) mesurée suivant l'axe (X), évaporateur dans lequel le rapport R du pas de tube (Tp) sur la dimension 5 (CS) du ou des ailettes est compris entre 0,15 et 0,18. Grâce à l'invention, cette plage de valeurs entre 0,15 et 0,18 permet d'avoir un optimum en termes de production de CO2. Ceci représente un compromis entre la masse de l'évaporateur qui augmente relativement vite 10 dans le cas d'une technologie CO2 quand le pas de tube diminue, et l'efficacité de l'évaporateur qui augmente lorsque le pas de tube diminue. On entend par Indice d'émission de CO2 une valeur représentant l'émission de CO2 pour une durée de vie du véhicule, par exemple de 150 000 km, cette émission de CO2 résultant de la consommation de 15 carburant due à la boucle de climatisation pendant cette durée de vie, à la consommation d'énergie pour produire l'évaporateur, l'extrusion, le brasage et le recyclage de l'aluminium, ainsi que l'impact d'inertie sur la consommation mesurée sur un cycle dynamique tel qu'un cycle New European Driving Cycle (NEDC) ou Worldwide harmonized Light vehicles 20 Test Procedures (WLTP). L'invention permet notamment d'optimiser cet indice d'émission de CO2. Ainsi on réduit l'impact sur l'environnement. Selon un aspect de l'invention, au moins une ailette disposée dans 25 un passage d'air formé entre deux tubes voisins, l'ailette débordant de part et d'autre de la rangée de tube(s) sur une distance non nulle (EL) mesurée suivant l'axe d'alignement (X), et le rapport de débordement d'ailette (2*EL)/TS est de préférence compris, en pourcentage, entre 10% et 25% 3 0 6 5 5 1 9 3 pour un évaporateur dont la dimension (CS) des ailettes mesurée suivant l'axe d'alignement (X) est comprise entre 16 mm et 38 mm. Selon un exemple de l'invention, le rapport de débordement d'ailette (2*EL)/TS est compris, en pourcentage, entre 12,5% et 25%. 5 Selon un exemple de l'invention, le rapport de débordement d'ailette (2*EL)/TS est sensiblement égal à 22%. Selon un exemple de l'invention, le pas (Fp) d'ailettes est compris entre 1,2 et 1,5 mm, notamment 1,3 mm. Selon un exemple de l'invention, les ailettes présentent une 10 épaisseur comprise entre 45 micromètres et 80 micromètres, notamment entre 50 micromètres et 80 micromètres, notamment sensiblement égale à 70 micromètres. Selon un exemple de l'invention, la hauteur de tube (Th) est comprise entre 1,25 et 1,65 mm, notamment sensiblement égale à 1,44 15 mm. Selon l'un des aspects de l'invention, la distance entre les deux boites collectrices est comprise entre 150 et 250 mm, notamment est substantiellement de 190 mm. Selon l'un des aspects de l'invention, la distance H entre les deux 20 boites collectrices est comprise entre 150 mm et 250 mm, étant notamment de 190 mm. Selon l'un des aspects de l'invention, l'épaisseur des ailettes est comprise entre 28 et 38 mm. Selon l'un des aspects de l'invention, la distance L entre les deux 25 extrémités de faisceau, mesurée parallèlement aux boites collectrices, est comprise entre 230 mm et 560 mm. Le nombre et les dimensions des tubes et des canaux sont de préférence un équilibre entre les contraintes du procédé d'extrusion, la 3065519 4 limitation de la chute de pression de l'écoulement du réfrigérant et la résistance mécanique. Selon l'un des aspects de l'invention, les tubes étant réalisés dans un matériau avec une anisotropie notamment supérieure à 0.6, les tubes 5 étant notamment réalisés par extrusion et brasés, chacun des canaux ayant notamment une section transversale de forme allongée. Selon l'un des aspects de l'invention, l'évaporateur est agencé pour être disposé sur une ligne basse pression d'un système ou installation de climatisation. 10 Selon l'un des aspects de l'invention, deux tubes voisins d'une rangée de tubes peuvent être séparés par un espacement non nul. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la 15 description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 illustre, schématiquement et partiellement, un évaporateur selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 illustre, schématiquement et partiellement, en 20 coupe, un faisceau de canaux l'évaporateur de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe suivant le plan P des tubes et ailettes de l'évaporateur des figures 1 et 2, - la figure 4 est un graphe qui illustre la corrélation entre le rapport R et l'indice d'émission de CO2. 25 On a représenté sur la figure 1 un évaporateur 1 d'une installation de climatisation à cycle de fonctionnement transcritique, qui comprend un compresseur rotatif (non représenté) entraîné, via un embrayage, par un élément tournant du moteur du véhicule. 3065519 5 Le fluide de refroidissement ou fluide frigoporteur est un réfrigérant à l'état supercritique, tel que du CO2 notamment. L'évaporateur 1 comporte deux boîtes collectrices 2 disposées en vis-à-vis. Entre les boîtes collectrices 2 est disposé un faisceau de 5 canaux d'échange thermique 4 destinés à contenir le fluide réfrigérant, et disposés parallèles entre eux. Ces canaux 4 sont formés dans des tubes 5. Des ailettes de refroidissement 6 sont disposées entre les tubes 5. La figure 2 est une vue en coupe transversale suivant le plan P 10 de la figure 1, de canaux 4 parallèles entre eux. Le plan P est perpendiculaire aux tubes 5. Les canaux 4 des tubes 5 sont alignés suivant un axe X. Cet axe est dans le plan P. Les tubes 5 sont réalisés dans un matériau avec une anisotropie notamment supérieure à 0.6. 15 Les tubes 5 sont réalisés par extrusion et brasés. Comme visible sur les figures 1 et 2, l'évaporateur 1 comporte : - la pluralité de tubes plats 5 formant les canaux 4 dans lesquels circule le fluide frigoporteur, ces tubes 5 étant perpendiculaires à une direction transversale D, 20 o chaque canal 4 présentant une hauteur Tr mesurée suivant cette direction transversale D, o chaque tube 5 plat présentant une hauteur Th mesurée suivant cette direction transversale D, o chaque canal 4 étant séparé d'une face extérieure 8 du 25 tube par une épaisseur Td mesurée suivant cette direction transversale D, o les tubes 5 voisins sont séparés entre eux par un pas Tp mesuré suivant la direction transversale D, - les ailettes 6 disposées dans des passages d'air formés entre deux tubes voisins 5. 3 0 6 5 5 1 9 6 Les tubes d'une rangée suivant l'axe d'alignement X s'étendent sur une distance TS mesurée suivant cet axe X. Chaque ailette disposée dans un passage d'air formé entre deux tubes voisins, l'ailette débordant de part et d'autre de la rangée de tubes 5 sur une distance non nulle EL mesurée suivant l'axe d'alignement X, comme visible sur le figure 3. Le pas Fp d'ailettes est compris entre 1,2 et 1,5 mm, notamment 1,3 MM. Les ailettes présentent une épaisseur comprise entre 50 et 80 10 micromètres, notamment sensiblement égale à 70 micromètres. La hauteur de tube Th est comprise entre 1,25 et 1,65 mm, notamment sensiblement égale à 1,44 mm. Le graphe de la figure 4 montre la variation de l'indice d'émission de CO2 en fonction du rapport R défini comme le rapport du pas de tube Tp 15 sur la dimension CS des ailettes. L'optimum, correspondant à un minimum de l'indice d'émission CO2, est compris entre 0,15 et 0,18. REVENDICATIONS1. Evaporateur pour une installation de climatisation de véhicule automobile, cet évaporateur comportant : - une pluralité de tubes formant des canaux dans lesquels circule un fluide de refroidissement, ces canaux (4) étant alignés suivant un axe d'alignement des canaux (X), ces tubes étant perpendiculaires à une direction transversale (D), o chaque canal présentant une hauteur (Tr) mesurée suivant cette direction transversale (D), o chaque tube présentant une hauteur (Th) mesurée suivant cette direction transversale, o chaque canal étant séparé d'une face extérieure du tube par une épaisseur (Td) mesurée suivant cette direction transversale, o les tubes voisins sont séparés entre eux par un pas (Tp) mesuré suivant la direction transversale, le ou les tubes d'une rangée suivant l'axe d'alignement (X) s'étendant sur une distance (TS) mesurée suivant cet axe (X), - au moins une ailette disposée dans un passage d'air formé entre deux tubes voisins, le ou les ailettes présentant une dimension (CS) mesurée suivant l'axe (X), évaporateur dans lequel le rapport R du pas de tube (Tp) sur la dimension (CS) du ou des ailettes est compris entre 0,15 et 0,18. 2. Evaporateur selon la revendication précédente, la dimension (CS) des ailettes mesurée suivant l'axe d'alignement (X) est comprise entre 16 mm et 38 mm. 3 0 6 5 5 1 9 8 3. Evaporateur selon l'une des revendications précédentes, le pas (Fp) d'ailettes étant compris entre 1,2 et 1,5 mm, notamment 1,3 mm. 4. Evaporateur selon l'une des revendications précédentes, les 5 ailettes présentent une épaisseur comprise entre 45 micromètres et 80 micromètres, notamment entre 59 micromètres et 80 micromètres, notamment sensiblement égale à 70 micromètres. 5. Evaporateur selon l'une des revendications précédentes, la 10 hauteur de tube (Th) étant comprise entre 1,25 et1,65 mm, notamment sensiblement égale à 1,44 mm. 6. Evaporateur selon l'une des revendications précédentes, le fluide de refroidissement est un réfrigérant à l'état supercritique, tel que du 15 CO2 notamment.