L'invention concerne un condenseur propre à faire partie d'un circuit de réfrigération, par exemple d'une installation de climatisation pour véhicule automobile.

Elle concerne plus particulièrement un condenseur pour un circuit de réfrigération parcouru par un fluide frigorigène, comprenant un faisceau de tubes monté entre deux boîtes collectrices, une entrée pour le fluide frigorigène gazeux, une sortie pour le fluide frigorigène condensé, ainsi qu'un réservoir propre à être traversé par le fluide frigorigène.

Dans un circuit de réfrigération de ce type, le fluide frigorigène est envoyé en phase vapeur surchauffée, sous l'action d'un compresseur, vers le condenseur où il est successivement refroidi ou "désurchauffé", condensé en une phase liquide chaude, puis "sous-refroidi" en une phase liquide froide.

Le fluide frigorigène condensé et refroidi est ensuite envoyé, via un détendeur, vers un évaporateur où il échange de la chaleur avec un flux d'air à envoyer dans l'habitacle du véhicule. Dans l'évaporateur, le fluide frigorigène est transformé en phase vapeur, tandis que le flux d'air est refroidi pour fournir de l'air climatisé. Le fluide frigori- gène en phase vapeur quitte l'évaporateur pour regagner ensuite le compresseur et réaliser un nouveau cycle de fonctionnement.

Dans les condenseurs de ce type, le réservoir est habituelle- ment réalisé sous la forme d'un récipient séparé, encore appelé "bouteille", qui est placé dans le circuit entre le condenseur et le détendeur.

On connaît par ailleurs, d'après la Demande de brevet français No 93 10325, un condenseur de ce type, dans lequel

le réservoir est intégré au condenseur en étant fixé exté¬ rieurement à l'une des boîtes collectrices.

Cette solution connue nécessite de prévoir des connexions et des pattes de maintien entre le réservoir et la boîte collectrice, ce qui complique l'assemblage du condenseur, notamment les opérations de brasage.

Par ailleurs, cette solution connue augmente l'encombrement du condenseur, du fait que le réservoir est disposé à l'extérieur d'une des boîtes collectrices.

De plus, le réservoir extérieur constitue un élément en porte-à-faux qui génère des vibrations au niveau du conden- seur.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé¬ nients précités.

Elle propose en conséquence un condenseur du type défini en introduction, dans lequel le réservoir est réalisé sous la forme d'un récipient logé dans une première boîte collectrice et communiquant, par l'intermédiaire d'au moins une ouvertu¬ re, avec une partie aval du faisceau, du côté de la sortie du condenseur.

Il n'est alors plus nécessaire de prévoir des connexions et des pattes de maintien entre le réservoir et la boîte collectrice, du fait que le réservoir est logé à l'intérieur de la boîte collectrice.

Il est ainsi possible de réaliser en une seule pièce le réservoir et la boîte collectrice, ce qui requiert des opérations d'assemblage moins complexes et moins longues.

Ceci simplifie notablement les opérations de brasage.

Le condenseur de l'invention a aussi pour avantage d'offrir un encombrement réduit, du fait que le réservoir extérieur est supprimé.

En outre, il présente une meilleure tenue aux vibrations du fait qu' il supprime tout élément en porte-à-faux à l'exté¬ rieur de la boîte collectrice.

Dans une première forme de réalisation de l'invention, la boîte collectrice comprend une paroi latérale tubulaire, tandis que le réservoir comprend une paroi latérale espacée au moins en partie de la paroi latérale de la boîte collec¬ trice, des cloisons transversales étant prévues entre la paroi latérale de la boîte collectrice et la paroi latérale du réservoir pour définir des compartiments périphériques communiquant avec des parties différentes du faisceau de tubes pour permettre une circulation multi-passe du fluide frigorigène dans le faisceau de tubes.

Avantageusement, la paroi latérale du réservoir comprend une ouverture pour l'entrée du fluide frigorigène provenant d'un compartiment périphérique et une sortie pour l'évacuation du fluide frigorigène condensé vers un second compartiment périphérique, lequel communique avec la sortie du condenseur au travers d'une partie du faisceau.

Ainsi, le fluide frigorigène condensé traverse le réservoir et quitte ensuite le condenseur après avoir traversé une partie du faisceau.

En variante, le réservoir comprend une ouverture d'extrémité faisant communiquer l'intérieur du réservoir avec un compar¬ timent qui est prévu dans la première boîte collectrice et qui communique avec la sortie du condenseur, cette sortie étant prévue sur la première boîte collectrice.

Dans cette première forme de réalisation de l'invention, la paroi latérale du réservoir est de préférence tubulaire et coaxiale à la paroi latérale tubulaire de la boîte collectri-

ce, tandis que les cloisons transversales sont annulaires et que les compartiments périphériques ont également une section de forme annulaire.

Dans une variante de réalisation, la paroi latérale du réservoir est incurvée et raccordée à deux génératrices opposées de la paroi latérale de la boîte collectrice, tandis que les cloisons transversales sont en forme de croissants et que les compartiments périphériques ont également une section en forme de croissant.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la paroi collectrice comprend une paroi latérale tubulaire, tandis que le réservoir comprend une paroi latérale tubulaire qui est coaxiale à la paroi latérale de la boîte collectrice, s'étend sur une partie de la boîte collectrice et débouche sur une autre partie de la boîte collectrice par une extrémité ouverte, une cloison annulaire étant prévue entre la boîte latérale de la boîte collectrice et la paroi latérale du réservoir au niveau de l'extrémité ouverte de cette dernière.

Ainsi, la paroi latérale du réservoir s'étend seulement sur une partie de la hauteur de la première boîte collectrice.

La seconde boîte collectrice est normalement dépourvue de réservoir et il est alors avantageux que l'entrée et la sortie du condenseur soient prévues sur cette seconde boîte collectrice.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la seconde boîte collectrice loge également un second réservoir qui communique, par l'intermédiaire d'au moins une ouverture, avec une partie aval du faisceau, du côté de la sortie du condenseur.

De préférence, la seconde boîte collectrice comprend une paroi latérale tubulaire, tandis que le second réservoir comprend également une paroi latérale espacée au moins en partie de la paroi latérale de la boîte collectrice, des

cloisons transversales étant prévues entre la paroi latérale de la seconde boîte collectrice et la paroi latérale du second réservoir pour définir des compartiments périphériques communiquant avec des parties différentes du faisceau pour permettre une circulation multi-passe du fluide frigorigène dans le faisceau de tubes.

De préférence, la paroi latérale du second réservoir est tubulaire et coaxiale à la paroi latérale tubulaire de la seconde boîte collectrice, les cloisons transversales étant annulaires et les compartiments périphériques ayant également une section de forme annulaire.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi latérale du second réservoir comporte une ouverture faisant communiquer l'intérieur du réservoir avec un compartiment périphérique de la seconde boîte collectrice, dans lequel débouche la sortie du condenseur.

Dans une autre variante de réalisation, le premier réservoir et le second réservoir ont des extrémités ouvertes respecti¬ ves qui débouchent dans deux compartiments d'extrémité formés respectivement dans la première boîte collectrice et la seconde boîte collectrice, ces deux compartiments d'extrémité communiquant entre eux par une partie des tubes du faisceau.

Cette variante de réalisation offre l'avantage de séparer, dès la première passe du fluide frigorigène, les phases liquide et vapeur afin d'améliorer les performances du condenseur.

Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est une vue en élévation et en coupe partielle d'un condenseur selon une première forme de réalisation de l'invention;

- la figure 2 est une vue en coupe selon l'une ou l'autre des deux lignes II-II de la figure 1;

- la figure 3 est une vue partielle analogue à celle de la figure 1 pour une variante de réalisation;

- la figure 4 est une vue en élévation du réservoir du condenseur de la figure 3;

- la figure 5 est une vue de dessus du réservoir de la figure 4;

- la figure 6 est un détail à échelle agrandie et en coupe du réservoir de la figure 4;

- la figure 7 est une vue partielle en coupe d'un condenseur selon une seconde forme de réalisation de l'invention;

- la figure 8 est une vue en coupe selon l'une ou l'autre des deux lignes VIII-VIII de la figure 7;

- la figure 9 est une vue partielle en coupe d'un condenseur selon une troisième forme de réalisation de l'invention;

- la figure 10 est une vue en coupe selon la ligne X-X de la figure 9;

- la figure 11 est une vue en élévation et partiellement en coupe d'un condenseur selon une quatrième forme de réalisa- tion de l'invention;

- la figure 12 est une vue en coupe selon la ligne XII-XII de la figure 11;

- la figure 13 est une vue en coupe selon la ligne XIII-XIII de la figure 10;

- la figure 14 est une vue analogue à celle de la figure 11 dans une variante de réalisation; et

- la figure 15 est une vue en élévation et en coupe partielle d'un condenseur selon une variante de réalisation de la figure 1.

Le condenseur de la figure 1 comprend un faisceau 10 formé d'une multiplicité de tubes plats 12 entre lesquels sont placés des intercalaires 14 de forme générale ondulée, formant ailettes d'échange de chaleur.

Le faisceau 10 est monté entre une première boîte collectrice 16 et une seconde boîte collectrice 18 de forme tubulaire à section circulaire et d'axes parallèles. La boîte collectrice 16 loge intérieurement un réservoir 20, tandis que la boîte collectrice 18 est munie d'une tubulure d'entrée 22 pour l'admission d'un fluide frigorigène sous forme de vapeur surchauffée et d'une tubulure de sortie 24 pour l'évacuation du fluide frigorigène sous forme de phase liquide refroidie. En traversant l'échangeur de chaleur, le fluide frigorigène est successivement refroidi ou "désurchauffé", condensé en phase liquide chaude, puis "sous-refroidi" en phase liquide froide, et cela par échange thermique avec un flux d'air balayant le faisceau 10.

La boîte collectrice 18 est délimitée par une paroi latérale tubulaire 26, fermée à ses deux extrémités par deux parois d'extrémité 28 et 30 et munie de deux cloisons internes 32 et 34 disposées en des endroits choisis. Les tubes 12 du faisceau communiquent avec la boîte collectrice 18 par des ouvertures appropriées ménagées dans la paroi latérale 26.

La première boîte collectrice 16 comprend une paroi latérale tubulaire 36 de section circulaire, de diamètre supérieur à la paroi latérale 26, et munie de deux extrémités ouvertes 38 et 40.

Le réservoir 20 comprend une paroi latérale 42 de forme tubulaire de section circulaire et logée à l'intérieur de la paroi latérale 36. La paroi 42 s'étend sur sensiblement toute la hauteur de la première boîte collectrice (telle que

définie entre ses extrémités 38 et 40) et cette paroi latérale 42 est fermée par deux parois d'extrémité 44 et 46 qui se poursuivent jusqu'à l'intérieur de la paroi latérale 36 pour fermer en même temps les extrémités 38 et 40 de la boîte collectrice 16.

Par ailleurs, deux cloisons transversales annulaires 48 et 50 sont prévues entre les parois 36 et 42 entre des endroits choisis pour définir des compartiments annulaires dans lesquels débouchent les tubes 12 du faisceau, grâce à des ouvertures ménagées dans la paroi 36.

Le fluide frigorigène peut ainsi circuler dans le condenseur, entre l'entrée 22 et la sortie 24, par un circuit en plu- sieurs passes, encore appelé "multi-passe". Le fluide gagne tout d'abord un compartiment Cl défini dans la boîte collec¬ trice 18 entre la paroi 28 et la cloison 32. Le fluide frigorigène gagne ensuite (flèche FI), au travers d'une partie Pl du faisceau, un compartiment périphérique annulaire C2 délimité entre les parois 36 et 42 et entre la paroi 44 et la cloison 48. Ensuite, le fluide gagne (flèche F2), au travers d'une partie P2 du faisceau, un compartiment C3 délimité dans la boîte collectrice 18 entre les cloisons 32 et 34. De là, le fluide gagne (flèche F3), au travers d'une partie P4 du faisceau, un compartiment C4 délimité entre les parois 36 et 42 et entre les cloisons 48 et 50.

Le fluide pénètre ensuite dans le réservoir 20 (flèche F4), au travers d'une ouverture d'entrée 52 ménagée dans la paroi latérale 42. Le fluide quitte ensuite le réservoir par une ouverture de sortie 54 (flèche F5) pour gagner un comparti¬ ment C5 délimité entre les parois latérales 36 et 42 et entre la paroi d'extrémité 46 et la cloison annulaire 50. Le fluide gagne ensuite (flèche F6), au travers d'une partie P4 du faisceau, un compartiment C6 de la boîte collectrice 18, dans lequel débouche la tubulure de sortie 24.

Lorsque le fluide pénètre dans le réservoir 20 par l'ouver¬ ture 52, il est en phase liquide et il est ensuite sous-

refroidi lors de son passage par la partie P4 du faisceau, qui est située vers l'aval. Le réservoir 20 permet d'absorber les variations du volume du fluide réfrigérant en fonction des phénomènes de dilatation.

Dans la forme de réalisation de la figure 1, les cloisons transversales 48 et 50 sont formées par des éléments annulai¬ res rapportés entre la paroi latérale 36 de la boîte collec¬ trice 16 et la paroi latérale 42 du réservoir 20.

Dans la forme de réalisation des figures 3 à 6, auxquelles on se réfère maintenant, les cloisons transversales annulaires sont obtenues par déformation localisée de la paroi latérale 42 du réservoir, de manière à définir des bourrelets annulai- res périphériques 56 et 58 qui viennent en appui contre la face interne de la paroi latérale 36.

On se réfère maintenant aux figures 7 et 8 qui concernent un condenseur de structure très proche de celle décrite précé- demment.

Dans cette forme de réalisation, le réservoir 20 comprend une paroi latérale 60 de forme incurvée dont les génératrices sont parallèles à celles de la paroi tubulaire 36 de la boîte collectrice 16. La paroi 60 a une section en forme de U terminée par deux bords parallèles 62 et 64 (figure 8) qui se raccordent à deux génératrices 66 et 68, diamétralement opposées, de la paroi latérale 36. La paroi 60 délimite ainsi à l'intérieur de la boîte collectrice 16 un volume dont la section transversale ressemble à celle d'un croissant et dans lequel débouchent les tubes du faisceau. Cet espace est divisé par deux cloisons transversales 70 et 72, placées aux mêmes endroits que les cloisons 48 et 50 ou que les cloisons 56 et 58, pour définir les compartiments C2, C4 et C5. Les cloisons 70 et 72 ont une forme de croissant et les comparti¬ ments C2, C4 et C5 ont également une section en forme de croissant. Par ailleurs, la paroi 60 est munie de deux ouvertures 52 et 54 analogues à celles décrites précédemment.

Le fonctionnement du condenseur des figures 7 et 8 est analogue à celui des figures 1 et 2 ou à celui des figures 3 à 6.

On se réfère maintenant aux figures 9 et 10 pour décrire une autre forme de réalisation de l'invention qui s'apparente à celles décrites précédemment.

Le réservoir 20 comprend ici une paroi latérale 74 de forme tubulaire circulaire, située coaxialement à l'intérieur de la paroi latérale 36 de la boîte collectrice 16. Dans cette forme de réalisation, la paroi 74 s'étend sur une partie seulement de la hauteur de la boîte collectrice 16, dans l'exemple sur sensiblement la moitié de cette hauteur.

La paroi tubulaire 74 présente une extrémité ouverte 76 fermée par une paroi d'extrémité 44 analogue à celle décrite précédemment. Elle présente en outre une extrémité ouverte 78 qui débouche directement dans une seconde partie de la boîte collectrice 16, laquelle est en communication directe avec les tubes des parties P3 et P4 du faisceau. Une cloison annulaire 80 est prévue entre la paroi latérale 36 de la boîte collectrice et la paroi latérale 74 du réservoir, au niveau de son extrémité ouverte 78. Ainsi, un compartiment C2, analogue à celui décrit précédemment, est délimité entre les parois latérales 36 et 74, la paroi d'extrémité 44 et la cloison annulaire 80.

Le fonctionnement du condenseur des figures 9 et 10 est analogue à celui des formes de réalisation décrites précédem¬ ment.

Dans la forme de réalisation des figures 11 à 13, auxquelles on se réfère maintenant, la boîte collectrice 16 est munie d'un réservoir 20 analogue à celui décrit précédemment en référence à la figure 3. Toutefois, la boîte collectrice 16 et le réservoir 20 ont des sections plus faibles que dans la forme de réalisation précédente.

En effet, la seconde boîte collectrice 18 loge également un second réservoir 82 qui s'étend sur toute la hauteur de la seconde boîte collectrice.

Le réservoir 82 comprend une paroi latérale tubulaire 84 de section circulaire, qui est logée coaxialement dans la paroi tubulaire 26. La paroi 84 est fermée par deux parois d'extré¬ mité 86 et 88 qui jouent le rôle des parois d'extrémité 28 et 30 décrites précédemment.

Par ailleurs, la paroi 84 est pliée pour former deux bourre¬ lets annulaires 90 et 92 formant cloison transversale et disposés aux mêmes endroits que les cloisons 32 et 34, comme dans les formes de réalisation décrites précédemment en référence aux figures 1 à 8.

Il en résulte que la boîte collectrice 18 comporte trois compartiments Cl, C3 et C6 qui sont ici de configuration annulaire.

La paroi latérale 84 est pourvue d'une ouverture 94 faisant communiquer l'intérieur du réservoir 80 avec le compartiment périphérique C6 de la boîte collectrice 18, dans lequel débouche la sortie 24 du condenseur.

Dans la forme de réalisation des figures 11 à 13, les boîtes collectrices 16 et 18 ont sensiblement le même diamètre, que même que les réservoirs 20 et 82. Ces deux derniers permet¬ tent de compenser les variations de volume du fluide frigori- gène à l'état liquide.

On se réfère maintenant à la forme de réalisation de la figure 14 qui s'apparente à celle des figures 11 à 13.

Comme dans la forme de réalisation précédente, les boîtes collectrices 16 et 18 reçoivent respectivement deux réser¬ voirs 20 et 82.

Toutefois, ces deux réservoirs sont de hauteur plus faible que dans la forme de réalisation précédente et ils présentent deux extrémités ouvertes, respectivement 96 et 98, qui sont espacées des parois d'extrémité respectives 44 et 86. Les extrémités ouvertes 96 et 98 sont entourées par deux cloisons annulaires 100 et 102 obtenues ici par déformation des parois des réservoirs pour former des bourrelets.

L'extrémité ouverte 96 du premier réservoir 20 débouche ainsi dans un compartiment C7, lequel communique par une partie P5 du faisceau (dans l'exemple formé de trois tubes) avec un compartiment C8 formé en partie supérieure de la boîte collectrice 18 et communiquant avec l'intérieur du réservoir 82 par l'extrémité ouverte 98. Cette forme de réalisation permet de séparer, à la fin de la troisième passe (partie P3; flèche F3) les phases liquide et vapeur pour améliorer les performances du condenseur.

En effet, si de la vapeur se trouve introduite dans le réservoir 20, cette vapeur a tendance à s'élever pour gagner le compartiment C7, puis le compartiment C8 au travers de la partie P5 du faisceau, comme montré par la flèche F7. Cette vapeur se trouve alors condensée et parvient à l'état condensé au compartiment C8 pour ensuite gagner l'intérieur du réservoir 82 et être évacuée du condenseur par l'ouverture 94 du réservoir 82 et, de là, par la sortie 24.

Le condenseur représenté à la figure 15 s'apparente à celui de la figure 1, si ce n'est que deux cloisons transversales 104, 106, sont prévues entre la paroi latérale 36 de la boîte collectrice 16 et la paroi latérale 42 du réservoir. Cepen¬ dant, contrairement à la forme de réalisation de la figure 1, il n'est prévu aucune ouverture au travers de cette paroi latérale. Deux compartiments C2 et C4 sont ainsi définis entre la paroi latérale du réservoir et la paroi latérale de la boîte collectrice.

Comme on le voit sur la figure 15, la cloison transversale 106 est située près de la paroi d'extrémité 46. Le réservoir

comprend ainsi une ouverture d'extrémité 108 qui fait communiquer l'intérieur du réservoir avec un compartiment C6 prévu en partie inférieure de la boîte collectrice 16.

Dans cette forme de réalisation, la sortie 24 du condenseur est prévue sur la boîte collectrice 16 et communique directe¬ ment avec le compartiment C6. Le fluide frigorigène entre par l'entrée 22 dans la seconde boîte collectrice 18, parcourt ensuite les tubes du faisceau, comme indiqué par les flèches FI, F2, F3, F4 et F5, pour gagner le compartiment C6 avant de quitter le condenseur par la sortie 24 prévue sur la première boîte collectrice 16.

L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes, notamment en ce qui concerne la disposition relative et le nombre des tubes formant les différentes parties du faisceau.

L'invention trouve une application particulière aux installa¬ tions de climatisation des véhicules automobiles.