La présente invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur, adaptés pour permettre l'échange de chaleur entre un premier et un deuxième fluide, en particulier des échangeurs de chaleur comprenant un faisceau d'échange et un boîtier adapté pour envelopper celui-ci. De plus, l'invention concerne un procédé pour assembler un tel échangeur de chaleur.

Etat de la technique Dans un système de climatisation, par exemple un système de climatisation destiné à un véhicule automobile, un fluide frigorigène ou réfrigérant - utilisé pour refroidir l'habitacle dudit véhicule automobile - circule à l'intérieur d'un condenseur lors d'un cycle de refroidissement. Afin de permettre la condensation (et donc le refroidissement) du réfrigérant, une quantité déterminée de chaleur est soustraite dudit réfrigérant lorsque celui-ci est dans un état gazeux.

Dans l'art antérieur, il est connu d'obtenir le refroidissement d'un réfrigérant à l'aide d'un échangeur de chaleur, ledit échangeur de chaleur étant adapté pour permettre un échange de chaleur entre le réfrigérant et un fluide, tel que de l'eau, pour refroidir ledit réfrigérant.

Un tel échangeur de chaleur comprend généralement deux circuits distincts, l'un destiné au réfrigérant, l'autre destiné au fluide pour refroidir le réfrigérant. Plus précisément, l'échangeur de chaleur de l'art antérieur comprend un faisceau d'échange comprenant un empilement de tubes. Le réfrigérant peut circuler à l'intérieur des tubes, d'une première extrémité vers une deuxième extrémité de ces tubes. Le fluide utilisé pour refroidir le réfrigérant circule, quant à lui, à l'extérieur de ces tubes, plus précisément entre deux tubes adjacents, à contre-courant du réfrigérant, à savoir de la deuxième extrémité vers la première extrémité des tubes. En complément d'un empilement de tubes, ce faisceau d'échange comprend des boites collectrices fixées aux extrémités dudit empilement ; ces boites collectrices étant respectivement connectées à l'entrée et à la sortie pour le réfrigérant. Toujours selon l'art antérieur, les tubes comprennent une paroi d'une épaisseur déterminée pour supporter la haute pression à laquelle est soumis le réfrigérant circulant à l'intérieur desdits tubes. L'échange de chaleur entre le réfrigérant et le fluide est réalisé au travers de cette paroi. Les échangeurs de chaleur divulgués dans l'art antérieur comprennent généralement un faisceau d'échange enveloppé d'un boîtier. Il est connu d'assembler l'ensemble composé du faisceau d'échange et du boîtier par brasage (à savoir en ayant recours à un procédé de brasage). Dans l'art antérieur, il est connu de réaliser des boîtiers dans un matériau plastique. A titre d'exemple, la demande de brevet FR-A-2965336 divulgue un ensemble composé d'un échangeur de chaleur bi-phasique et d'une bouteille, dans lequel au moins une partie du boîtier enveloppant le faisceau d'échange comprend de la matière plastique. Tel que décrit dans cette demande de brevet, la partie comprenant de la matière plastique est fixée dans une partie métallique comprenant une gorge permettant de sertir le boîtier en matière plastique.

Toutefois, les échangeurs de chaleur de l'art antérieur, comprenant un faisceau d'échange enveloppé d'un boitier constitué au moins en partie en matière plastique;, même s'ils fonctionnent de manière relativement satisfaisante, requièrent des améliorations, notamment afin d'accroître l'efficacité dudit échangeur de chaleur.

En outre, dans ces échangeurs de chaleur de l'art antérieur, la forme du boîtier comprenant au moins une partie plastique est dictée par la forme de tout ou partie des éléments de connexion du faisceau d'échange, permettant de connecter ensemble le boîtier et le faisceau d'échange. Ainsi, à un type donné de faisceau d'échange correspond un type particulier de boîtier. Cela a pour conséquence la multiplication des chaînes de production, afin de produire les différents types de boîtiers correspondant aux différents types de faisceaux d'échange. Objet de l'invention

Un objectif de la présente invention vise donc à accroître l'efficacité des échangeurs de chaleur de l'art antérieur, comprenant un faisceau d'échange enveloppé d'un boîtier constitué au moins en partie en matière plastique.

Un autre objectif de la présente invention vise à mettre au point un échangeur de chaleur dans lequel la connexion entre la partie du boîtier en matière plastique et tout ou partie des éléments de connexion du faisceau d'échange permet d'éviter des contraintes de formes pour le boîtier d'un échangeur de chaleur.

D'autres objectifs, apparaîtront, le cas échéant, à la lecture de la présente description. Contre toute attente, la Demanderesse a découvert que ces objectifs étaient atteints par un échangeur de chaleur selon l'invention.

Ainsi, l'invention a pour objet un échangeur de chaleur pour échanger de la chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, ledit échangeur de chaleur comprenant un faisceau d'échange et un boîtier adapté pour envelopper ledit faisceau d'échange, dans lequel l'échangeur de chaleur est pourvu d'une entrée et d'une sortie destinées au premier fluide et d'une entrée et d'une sortie destinées au deuxième fluide, dans lequel le boîtier est constitué d'une première partie essentiellement plane ou, de préférence, plane (par exemple en en forme de plaque), adaptée pour former une paroi dudit boîtier, et d'une deuxième partie en forme de réceptacle, ladite deuxième partie comprenant un bord libre adapté pour être connecté avec ladite première partie, et ainsi former ledit boîtier. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit bord libre est adapté pour être fixé sur ladite première partie, et ainsi former ledit boîtier.

Un avantage de l'échangeur de chaleur selon la présente invention réside dans le fait que le boîtier dudit échangeur de chaleur comprend deux parties. La première partie est utilisée comme un élément d'appui assurant la contre réaction nécessaire au sertissage par les contacts du bord libre de la deuxième partie du boîtier ayant la forme d'un réceptacle. Lorsque la première partie et la deuxième partie du boîtier sont ainsi connectées, le bord libre de la deuxième partie exerce une pression sur la surface de la première partie dudit boîtier. Une connexion de cette nature permet de s'affranchir des contraintes de formes sur le boîtier, lequel n'est plus nécessairement limité à un simple rectangle, sa forme pouvant être optimisée pour correspondre à un différent type de faisceau d'échange.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la première partie du boîtier fait partie intégrante du faisceau d'échange. Selon un mode de réalisation de l'invention, la première partie du boîtier et le faisceau d'échange sont assemblés par brasage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la première partie du boîtier comprend un matériau métallique et la deuxième partie du boîtier comprend un matériau plastique.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la première partie est pourvue de moyens de fixation pour fixer le bord libre de la deuxième partie du boîtier sur la première partie du boîtier.

Selon un mode de réalisation de l'invention, de préférence, les susdits moyens de fixation comprennent des dents de sertissage, adaptées pour fixer le bord libre de la deuxième partie du boîtier sur la première partie du boîtier. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention de l'invention, le bord libre présente une collerette et les dents de sertissage sont adaptées pour fixer ladite collerette sur la première partie du boîtier.

Une collerette s'étend d'un bord rabattu ou d'un objet en forme de couronne ou d'anneau, permettant son assemblage avec une autre pièce, en l'espèce avec la première partie du boîtier.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le bord libre de la première partie comprend une rainure adaptée pour recevoir un élément d'étanchéité tel qu'un joint. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'entrée et la sortie destinées au premier fluide sont disposées sur la première partie du boîtier et l'entrée et la sortie destinées au deuxième fluide sont disposées sur la deuxième partie du boîtier. Selon un mode de réalisation de l'invention, le faisceau d'échange comprend un empilement de tubes et des boites collectrices aux extrémités dudit empilement, respectivement connectées à l'entrée et la sortie destinées au premier fluide.

Un autre objet de l'invention concerne un procédé pour assembler un échangeur de chaleur comprenant les étapes suivantes : a) assembler par brasage l'ensemble formé du faisceau d'échange et de la première partie du boîtier, et

b) connecter le bord libre de la deuxième partie du boîtier et la première partie du boîtier.

De préférence, l'étape b) de connexion du bord libre comprend :

- fixer le bord libre de la deuxième partie du boîtier sur la première partie du boîtier au moyen de dents de sertissage.

Selon un mode de réalisation particulier, l'étape b) de connexion du bord libre (25) comprend :

- fixer le bord libre de la deuxième partie du boîtier sur la première partie via un élément d'étanchéité.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape b) de connexion du bord libre comprend : - recevoir à l'intérieur d'une rainure dans le bord libre de la deuxième partie du boîtier un élément d'étanchéité et fixer ledit bord libre sur la première partie dudit boîtier. Brève description des dessins

Les buts, objets et caractéristiques de la présente invention, ainsi que ses avantages, apparaîtront plus clairement à la lecture de la présente description des modes de réalisation préférés d'un échangeur de chaleur selon l'invention, faite en référence aux dessins, dans lesquels : la figure 1 représente une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon la présente invention,

- la figure 2 est une vue éclatée de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 1 ,

la figure 3 représente une vue de dessous, de trois-quarts, de la deuxième partie du boîtier de l'échangeur de chaleur selon l'invention, et

- la figure 4 est une vue en coupe d'un échangeur de chaleur selon la présente invention sur laquelle sont notamment représentées une boite collectrice et une des extrémités du faisceau d'échange de l'échangeur de chaleur selon la présente invention.

Description détaillée

La description ci-après a pour but d'exposer l'invention de manière suffisamment claire et complète, notamment en se référant aux figures 1 -4, mais ne doit en aucun cas être considérée comme limitant l'étendue de la protection aux modes de réalisation décrits ci-après.

Tel qu'indiqué précédemment, la figure 1 représente une vue en perspective d'un échangeur de chaleur 1 selon l'invention. Les différents éléments de l'échangeur de chaleur 1 sont visibles sur la figure 2.

L'échangeur de chaleur 1 comprend un boîtier constitué d'une première partie 1 1 en forme de plaque, adaptée pour former une des parois du boîtier 1 1 , 20, et d'une deuxième partie 20 en forme de réceptacle. Cette deuxième partie 20 en forme de réceptacle comprend un bord libre 25, adapté pour être fixé sur la surface plane de la première partie 1 1 , et ainsi former ainsi un boîtier 1 1 , 20. Ce boîtier 1 1 , 20 représente, en quelque sorte, la paroi ou l'enveloppe extérieure de l'échangeur de chaleur 1 selon la présente invention. Comme montré sur la figure 1 , l'échangeur de chaleur 1 est adapté pour recevoir en son sein un faisceau d'échange 15. Le faisceau d'échange 15 est constitué d'un empilement de tubes 12 et de boites collectrices 13, 14 fixées aux extrémités dudit empilement 12. La boite collectrice 13 est connectée à l'entrée 16 destinée à un premier fluide tel qu'un réfrigérant adapté pour permettre un échange de chaleur à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 1 . La boite collectrice 14, quant à elle, est connectée à la sortie 17, également destinée audit premier fluide. L'agencement constitué par l'empilement des tubes 12 et des boites collectrices 13, 14 est connu de l'art antérieur et n'est donc pas décrit ici de façon détaillée. Les boites collectrices 13, 14 sont obtenues par l'assemblage de quatre pièces distinctes. Ces pièces comprennent une boite extrudée en forme de peigne, un collecteur fin en matériau plaqué et deux bouchons d'extrémité dont l'un est percé pour assurer le cheminement du premier fluide vers la bride.

Les éléments formant le faisceau d'échange 15 comprennent un matériau métallique. Ce matériau métallique est sélectionné pour permettre la fixation de l'empilement des tubes 12 et des boites collectrices 13, 14, fixées aux extrémités dudit empilement 12, grâce à un procédé de brasage.

Selon la présente invention, la paroi constituée par la première partie 1 1 comprend un matériau métallique. Ainsi, l'ensemble constitué par le faisceau d'échange 15, la première partie 1 1 adaptée pour former une paroi du boîtier 1 1 , 20, l'entrée 16 et la sortie 17 peut aisément être assemblé lors d'un procédé de brasage, procédé bien connu de l'homme de métier. Dans le mode de réalisation représenté en figure 2, la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, a essentiellement la forme d'un réceptacle comprenant cinq parois et un bord libre 25. Ce bord libre 25 est adapté pour être connecté avec la paroi 1 1 , par exemple pour être fixé sur cette paroi 1 1 . La deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, est pourvue d'une entrée 21 destinée à un deuxième fluide tel que de l'eau. La deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, est également pourvue d'une sortie 22 destinée audit deuxième fluide. Le positionnement respectif de l'entrée 16 et de la sortie 17, destinées au premier fluide, et de l'entrée 21 et de la sortie 22, destinées au deuxième fluide, permet un échange de chaleur entre le premier fluide et le deuxième fluide, ce dernier circulant à contre-courant du premier fluide.

Pour assurer un fonctionnement optimal de l'échangeur de chaleur 1 , il est prépondérant que le bord libre 25 soit correctement connecté à (ou fixé sur) sur la première partie 1 1 . Comme représenté en figure 2, le bord libre 25 est adapté pour être fixé sur la première partie 1 1 à l'aide de dents de sertissage 18. Le résultat de la fixation obtenu par la coopération du bord libre 25 et des dents de sertissage 18 est visible sur la figure 4. De façon alternative, le bord libre 25 peut être fixé sur la première partie 1 1 à l'aide de tout matériau de fixation adapté tel que de la colle. Il s'avère en outre possible d'améliorer la fixation du bord libre 25 sur la première partie 1 1 en combinant un matériau de fixation adapté, par exemple de la colle, et des dents de sertissage 18.

Selon un mode de réalisation de l'invention (tel que montré sur la figure 3), un élément d'étanchéité 30 est positionné entre le bord libre 25 et la paroi 1 1 (visible sur la figure 2), améliorant ainsi l'étanchéité entre ledit bord libre 25 et ladite paroi 1 1 (visible sur la figure 2).

La figure 2 illustre une caractéristique particulièrement avantageuse de l'échangeur de chaleur 1 selon l'invention, à savoir que celui-ci permet de s'affranchir des contraintes de forme au niveau du boîtier 1 1 , 20. Plus précisément, comme illustré en figure 2, la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, peut être déterminée de manière à suivre la forme imposée par le faisceau d'échange 15. Ainsi, les parois internes de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, sont adaptées pour être au voisinage immédiat ou, de préférence en contact, avec l'extérieur du faisceau d'échange 15. Lorsque les parois internes de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, sont adaptées pour être en contact avec l'extérieur du faisceau d'échange 15, le contact entre les parois internes et l'empilement des tubes 12 est réalisé localement sur des nervures 24 à très faible dépouille par rapport aux parois de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20. Cela permet de limiter le cheminement du deuxième fluide entre les parois internes de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20 et l'extérieur du faisceau d'échange 15, en forçant la circulation du deuxième fluide à l'intérieur dudit faisceau d'échange 15.

Comme représenté sur la figure 2, l'entrée 21 et la sortie 22, toutes deux destinées au deuxième fluide, sont positionnées au niveau des évidements où se logent les boites collectrices 13, 14. Ainsi, les performances de l'échangeur de chaleur 1 , c'est- à-dire les échanges de chaleur entre le premier et le deuxième fluide, sont optimisées grâce au fait qu'une grande partie de la surface d'échange - voire toute la surface d'échange - est immergée dans le deuxième fluide.

Les nervures 23 présentes à l'extérieur des parois de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, permettent, quant à elles, d'augmenter la rigidité de ladite deuxième partie 20. Le bord libre 25 de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20 est clairement visible sur la figure 3. Ce bord libre 25 est pourvu d'une collerette 26, particulièrement adaptée pour permettre la connexion du bord libre 25 sur la première partie 1 1 du boîtier 1 1 ,20. La collerette 26 peut ainsi coopérer avec les dents de sertissage 18 de la première partie 1 1 afin de garantir une connexion étanche du bord libre 25 sur la première partie 1 1 du boîtier 1 1 , 20.

Comme représenté en figure 3, un élément d'étanchéité 30 (tel qu'un joint) est présent, ledit élément d'étanchéité 30 pouvant être intercalé entre le bord libre 25 et la première partie 1 1 du boîtier 1 1 , 20, améliorant de ce fait l'étanchéité du contact entre le bord libre 25 et la première partie 1 1 du boîtier 1 1 , 20. Le bord libre 25, pourvu d'une rainure 27 permettant d'envelopper au moins partiellement l'élément d'étanchéité 30, accueille ainsi ledit élément d'étanchéité 30. L'élément d'étanchéité 30 est réalisé, par exemple, à l'aide d'une matière souple telle que du caoutchouc. Tel qu'indiqué, la figure 4 représente une vue en coupe de la partie de l'échangeur de chaleur 1 comprenant notamment la boite collectrice. L'on observe, sur cette figure 4, l'entrée 21 destinée au deuxième fluide tel que de l'eau et permettant audit deuxième fluide de circuler entre les tubes adjacents. Sur cette figure 4 est également visible la sortie 17 destinée au premier fluide (réfrigérant), laquelle sortie 17 est connectée aux tubes via la boite collectrice 14, et permettant aux premier et deuxième fluides de circuler à l'intérieur de circuits séparés. La fixation du bord libre 25 sur la première partie 1 1 à l'aide des dents de sertissage 18. Les dents de sertissage 18 sont fixées sur la collerette 26. Dans la figure 4, il est montré que le bord libre 25 est pourvu d'une rainure 27. Cette rainure 27 est adaptée pour recevoir au moins une partie d'un élément d'étanchéité 30. Pendant la fixation du bord libre 25 sur la première partie 1 1 , la présence d'un tel élément d'étanchéité 30 peut améliorer l'étanchéité de la connexion entre la première partie 1 1 et la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20.

L'échangeur de chaleur 1 selon l'invention est obtenu à l'aide d'un procédé pour assembler l'échangeur de chaleur 1 dans lequel, dans une première étape, l'ensemble constitué par le faisceau d'échange 15, la première partie 1 1 , l'entrée 16 et la sortie 17 est assembler par brasage, les différents éléments étant tous en matériau métallique.

Une fois l'ensemble du faisceau d'échange 15 et de la première partie 1 1 obtenu, l'échangeur de chaleur 1 est obtenu en connectant le bord libre 25 de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20 sur la première partie 1 1 du boîtier 1 1 , 20.

Concernant l'obtention de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, celle-ci est obtenue, de préférence, au moyen d'un procédé de moulage, tel qu'un procédé moulage par injection. Ladite deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, étant réalisée à l'aide de matière plastique, cela offre une liberté optimale quant à la forme de ladite partie 20. A titre d'exemple, le positionnement de l'entrée 21 et de la sortie 22 de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, peut être aisément optimisé notamment afin de prendre en compte l'emplacement de l'échangeur de chaleur 1 au sein d'un véhicule automobile, ainsi que les utilisations finales souhaitées de cet échangeur de chaleur 1 . De manière particulièrement avantageuse, sans devoir modifier ni la forme, ni le fonctionnement, du faisceau d'échange 15, le positionnement de l'entrée 21 et de la sortie 22 au sein de la deuxième partie 20 du boîtier 1 1 , 20, peut être optimisé afin d'améliorer le contact avec une entrée et une sortie destinées au deuxième fluide.

En outre, de manière particulièrement avantageuse, la forme plane de la première partie 1 1 du boîtier 1 1 , 20 (en forme de plaque) permet d'obtenir un volume intérieur du boîtier 1 1 , 20 plus important que celui offert par les boîtiers de l'art antérieur, ce volume intérieur plus important étant disponible pour le faisceau d'échange 15, tout en conservant un volume extérieur et, par conséquent, un encombrement identiques à ceux des boîtiers de l'art antérieur. En d'autres termes, pour un même encombrement global, l'invention permet d'accroître la surface d'échange de chaleur par rapport aux dispositifs de l'art antérieur en ajoutant, par exemple, des tubes additionnels dans l'empilement de tubes 12 formant le faisceau d'échange 15 et, par conséquent, d'accroître la capacité de l'échangeur de chaleur à dissiper de la chaleur.