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Title:
HEAT EXCHANGER TUBES THAT PROMOTE THE DRAINAGE OF CONDENSATES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/100901
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat exchanger tube comprising at least one main channel (4, 5) for the internal circulation of a fluid between a first end of the tube (E1) and a second end of the tube (E2), and comprising two large faces (8) that define the inner height of the tube. The tube comprises at least one flow channel (30) oriented so that it essentially follows the longitudinal axis of the tube (?) and formed on at least one large face of the tube. The flow channel is generally oriented toward the inside of the tube perpendicular to a main channel and enables the drainage of a liquid, particularly a condensate, outside of the tube. Tubes of this type are particularly used in heat exchangers to be installed in a motor vehicle.

Inventors:
MOREAU SYLVAIN (FR)
HOGER PATRICK (FR)
Application Number:
PCT/FR2005/000621
Publication Date:
October 27, 2005
Filing Date:
March 15, 2005
Export Citation:
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Assignee:
VALEO SYSTEMES THERMIQUES (FR)
MOREAU SYLVAIN (FR)
HOGER PATRICK (FR)
International Classes:
F28D1/03; F28D1/053; F28F3/04; F28F17/00; (IPC1-7): F28F17/00; F28D1/03; F28F3/04
Foreign References:
DE19746772A11998-04-30
EP1239252A12002-09-11
EP0563474A11993-10-06
DE19719263A11998-11-12
EP0588117A11994-03-23
US4926932A1990-05-22
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 05 30 May 1997 (1997-05-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 10 30 November 1995 (1995-11-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 12 3 January 2001 (2001-01-03)
Attorney, Agent or Firm:
Rolland, Jean-christophe (8 rue Louis Lorman, BP 517 La Verrière Le Mesnil Saint Denis, FR)
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Claims:
l'Revendications
1. Tube d'échangeur de chaleur, comprenant au moins un canal principal (4,5) pour la circulation inteurne d'un fluide, entre une première extrémité du tube (El) et une deuxième extrémité du tube (E2) , et deux grandes faces (8, 8i, 82) définissant la hauteur interne du tube (h) , caractérisé en ce cgu'il comporte au moins un canal d'écoulement (30), sensiblement orienté suivant l'axe longitudinal du tube (Δ) , formé sur au moins une grande face du tube, ledit canal cl'écoulement étant généralement dirigé vers l'intérieur du tube au droit d'un canal principal (4,5) et étant propre a. perrmettre le drainage d'un liquide, en particulier d'un condensât, a l'extérieur du tube.
2. Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des cavités (12, L2l7 122) sur au moins une des grandes faces du tube (8) , les cavités étant généralement dirigées vers l'intérieur du tube et au moins une partie desdites cavités étant sensiblement agencées en rangées suivant l'axe longitudinal du tu.be (Δ) , et en ce qu'au moins un canal d'écoulement (30) comporte des canaux d'écoulement éϋémentaires (3) généralement dirigés vers l'intérieur du tube au droit d'un canal principal (4,5) , lesdits canaux: d'écoulement élémentaires reliant entre elles les cavités successives d'une même rangée de manière a. permettre la circulation du liquide, 4 extérieur du tube, entre les cavi_tés successives.
3. Tube d'échangeur de' chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport entre la profondeur d'un canal d'écoulement élémentaire (3, 3l7 32) et la profondeur d'une cavité (12, I2i , .122) est sensiblement inférieur a 100%.
4. Tube d'échangeur «dé chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport entre la profondeur d'un canal d'écoulement élémentaire (3, 3i, 32) et la profondeur d'une cavité (12, 12l7 122) est sensiblement compris entre 30% et 60%.
5. Tube d'êchangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un canal d'écoulement (30', 3, 3χ, 32) ou chaque canal d'écoulement, formé sur. txne grande face du tube, est raccordé par des flancs a la grande face.
6. Tube d'êchangeur de cbialeur selon la revendication. 5, caractérisé en ce que les flancs d'un canal d'écoulement (30) sont évasés vers la grande face.
7. Tube d'êchangeur de' chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un canal d'écoulement (30) ou chaque canal d'écoulement s'étend généralement entre la première et la deuxième extrémité du tube (El, E2) , pour permettre le drainage du fluide en direction de la première, extzrémité.
8. Tube d'êchangeur dé dlxaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la section d'un canal d'écoulement (30, 3, 3i, 32) est d'autant plus grande que la section, du canal d'écoulement est .proche de la première extrémité du tube (El) .
9. Tube d'êchangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur (a, al) d'un canal d'écoulement (30, 3, 3i, 32) est sensiblement supérieure s\. 0,2 mm.
10. Tube d'êchangeur •. de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport entre la profondeur (a, al) d'un canal d'écoulement (30, 3, 3i, 32) et la hauteur interne du tube (h) est sensiblement compris entre 0,2 et 0,7.
11. Tube d'êchangeur . de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est l' réalisé par assemblage de deux plaques et en ce que les canaux d'écoulement (30, 3, 3i, 32) sont réalisés par emboutissage.
12. Tube d'échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 a 10, caractérisé en ce qu'il est réalisé par profilage d'une feuille métallique et en ce que les canaux d'écoulement (30, 3r 3i, 32) sont réalisés par moletage.
13. Tube d'échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 a 10, caractérisé en ce que le tube (1) et les canaux d'écoulement (30, 3, 3lf 32) sont réalisés par extrusion.
14. Echangeur de chaleur, notamment pour un véhicule automobile, comprenant un empilement de tubes selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les tubes sont disposés de sorte qu'au moins une des grandes faces d'un tube soit en regard d'une grande face d'un tube successif et que la deuxième extrémité (El) des tubes soit située dans la partie inférieure de echangeur.
15. Echangeur de chaleur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un intercalaire entre deux tubes successifs.
16. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que l'echangeur est un évaporateur de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile.
Description:
Tubes d'échangeur de chaleur favorisant le drainage des condensats

L'invention concerne un élément de circuit pour un échangeur de clhaleur, notamment un échangeur de chaleur destiné a l'équipement d'un véhicule automobile.

Plus précisément, elle concerne un tube d'échangeur de chaleur pour un échange de chaleurr entre un premier fluide et un. second fluide.

Elle concerne également des échangeurs de chaleur obtenus a partir de ces tubes.

De tels échangeurs sont couramment constitués d'un faisceau de tiαbes parallèles montés entre deux boîtes collectrices, les tubes alternant avec des intercalaires par exemple de type ondulé. Ces échangeurs ont de nombreuses applications et peuvent notamment être utilisés comme évaporateurs dans des circuits de climatisation de véhicules automobiles. La fonction d'un échangeur de chaleur est de transmettre a un prremier fluide, circulant a l'intérieur des tubes selon une direction verticale, la chaleur d'un deuxième fluide circulant dans l'espace formé entre deux tubes.

Les tubes utilisés dans de tels échangeurs de chaleur sont des tubes plats qui délimitent un conduit de circulation pour le premier fluide. Ils sont classiquement constitués de deux grandes faces définissant la hauteur interne du tube et de deux petites faces définissant la largeur du tube. Les tubes sont disposés généralement en parallèle dans le faisceau, de sorte qu'au moins une grande face d'un tube est en regard d'une grande face d'un tube successif. l'

Dans les évaporateurs de circuit de climatisation, le premier fluide est un fluide réfrigérant tandis que le deuxième fluide est un flux d'air des"fciné a être envoyé dans 1 'habitacle.

Les évaporateurs servent ainsi a refroidir le flux d'air, cet air cédant de la chaleur au flτ_iide réfrigérant, pour permettre la vaporisation de celui-ci dans 1 'évaporâteur. L'air qui circule entre les tubes contient généralement de l'humidité, qui a tendance a se déposer sur les parties les plus froides de 1 'évaporâteur. L'eau issue de la condensation forme des gouttes qui gϋissent sur la surface externe de chaque tube de échangeur. Ces gouttes sont dirigées dans une direction qui dépend a la fois du sens du flux d'air et de la force de gravité gui s'exerce sur l'eau. La quantité d'eau de condensation cgui s'accumule sur la surface de chaque tube a alors tendance a obturer le passage de l'air a travers l'intercalaire.

Dans des réalisations existantes, des cavités ou "dimples" peuvent être prévues sur au moins 1 'une des deux grandes faces de chaque tube. Ces cavités peuv~ent être utilisées par exemple pour perturber l'écoulement du premier fluide de manière a augmenter les turbulences , améliorer l'échange thermique en guidant l'écoulement du fluide réfrigérant ou améliorer la résistance du tube a la p_eression.

Dans de telles réalisations, la quantité d'eau de condensation qui s'accumule sur la surface externe de chaque tube a tendance a. se déposer dans les cavités, formant ainsi des condensats, qui dégradent Les performances de 1 'évaporâteur.

Une solution proposée par FR 2 746 906, qui décrit un évaporateur a plaques, est de prévo__r des gouttières sur chaque face latérale de 1 'évaporateur pour drainer l'eau de condensation qui s'accumule dans les perturbateurs. Les l'

tubes sont réalisés ÔJ. partir de deixx. plaques assemblées présentant chacune un profil crénelé de façon à former alternativement des zones de jonction^ dans lesquelles les deux plaques sont appliquées l'une contre l'autre et assemblées, et des zones de renflement , dans lesquelles les deux plaques sont écartées l'une de 1 'autre pour définir des conduites de circulation de fluide réfrigérant . Les gouttières sont obtenues en écartaixt les deux plaques formant chaque tube de évaporâteur sur leur extrémité libre. Cette solution permet d'évacuer l'eau de condensation par les gouttières prévues sur chaque face de 1 ' évaporâteur. Toutefois, cette solution a l'inconvénient de ne pas centraliser l'écoulement de l'eau du faisceau dans la mesure ou l'eau de condensation doit traverser tout 1 'évaporâteur avant d'être drainée. Il s'ensuit une accumulation de l'eau de condensation sur la face latérale située en aval de 1 'évaporâteur.

Une autre solution est décrite dans EP 10 58 070, qui propose un évaporateur comprenant un ensemble de tubes et des intercalaires agencés entre deux tubes successifs. Les tubes sont agencés en plusieurs rangées . L'espace disponible entre deux rangées de tubes est utilisé pour favoriser l'écoulement de l'eau de condensation. Chaque tube présente une section droite dont les extrémités sont pointues. Les gouttes formées sur un tube se regro-upent sur son arête pointue et s'écoulent verticalement L.e long de l'arête. Lorsque l'évaporateur est un évaporateur a. plaques, une telle forme est particulièrement diffïicile a. obtenir en raison des contraintes d'emboutissage des plaques. Par ailleurs, il est nécessaire de disposer plusieurs rangées de tubes dans l'épaisseur du faisceau, ce qui complique l'assemblage de celui-ci.

Une autre solution encore est décrite da_ns US 6 308 527, qui propose un évaporateur comprenant des tubes plats s 'étendant dans une direction verticale et ayant une gorge de drainage pour guider l'eau condensée vers le bas, au niveau d'une partie centrale de 1 'évaporâteur dans la direction du flux d'air. Un intercalaire est prévu entre deux tubes successifs. L'intercalaire est divisé par une partie creuse en un premier intercalaire aval et en un deuxième intercalaire amont. La partie creuse fait face a la gorge de drainage des tubes. Ainsi, l'eau condensée, produite au niveau du premier intercalaire aval, peut être lentement évacuée de 1 'évaporâteur, via la gorge de dra_inage. La partie creuse agencée dans 1 ' intercalaire a toutefois pour effet de diminuer l'efficacité de l'intercalaire, et par suite, les performances de 1 'évaporâteur.

L'invention a pour but de surmonter les inconvénients précités en proposant un tube d'échangeur de chaleur, comprenant au moins un canal principal pour la circulation interne d'un fluide, entre une première extrémité du tube et une deuxième extrémité du tube, et deux grandes faces définissant la hauteur interne du tube. Avantageusement, le tube comporte au moins un canal d'écoulement, sexisiblement orienté suivant l'axe longitudinal du tube, formé sur au moins une grande face du tube. Le canal d'écouLement est généralement dirigé vers l'intérieur du tube, au droit d'un canal principal, et est propre a permettre le drainage d'un liquide, en particulier d'un condensât, 3. l'extérieur du tube.

Des caractéristiques1 optionnelles de 1 'invention, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après:

Le tube comporte des cavités sur au moins une des grandes faces du tube, les cavités étant généralement dirigées vers l'intérieur du tube et au moins ixne partie desdites cavités étant sensiblement agencées exi rangées suivant l'axe longitudinal du tube, tandis qu'au moins un canal d'écoulement ou chaque canal d'écoulement comporte des canaux d'écoulement élémentaires généralement dir-igés vers l'intérieur du tube au droit d'un canal principal. Ces canaux d'écoulement élémentaires relient entre elles les cavités successives d'une même rangée de manière a permettre la circulation du liquide, a l'extérieur du tube, entre les cavités successives.

Le rapport entre la profondeur d'un canal d'écoulement élémentaire et la profondeur d'une cavité est sensibleinent inférieur a 100%.

Le rapport entre la profondeur d'un canal d'écoulement élémentaire et la profondeur d'une cavité est sensiblement compris entre 30% et 60%.

- Au moins un canal d'écoulement ou chaque canal d'écoulement, formé sur une grande face du tube, est raccordé par des flancs a la grande face.

Les flancs d'un canal d'écoulement sont évasés, vers la grande face.

Au moins un canal d'écoulement ou chaque canal d'écoulement s'étend généralement entre la première et la deuxième extrémité du tube, pour permettre le drainage du fluide vers la première extrémité.

La section d'un canal d'écoulement est d'autant pILus grande que la section du canal d'écoulement est proche de la première extrémité du tube.

La profondeur d'un canal d'écoulement est sensiblement supérieure a 0,2 mm.

Le rapport entre la profondeur d'un canal d'écoulement et la hauteur interne du tube est sensiblement compris entre 0,2 et 0,7. Le tube est réalisé par assemblage de deux plaques tandis que les canaux- d'écoulement sont réalisés par- emboutissage.

Le tube est réalisé par profilage d'une feuille métallique tandis que les canaux d'écoulement sont réalisés par moletage. • • ' Le tube et les canaux d'écoulement sont réalisés par- extrusion.

L'invention concerne également un échangeur de chaleur, notamment pour un véhicule automobile, comprenant un. empilement de tubes . selon l'une des caractéristiques précédentes, dans lequel les tubes sont disposés de sorte qu'au moins une des grandes faces d'un tube soit en regarcL d'une grande face d'un tube successif et que la deuxième extrémité des tubes soit située dans la partie inférieure de 1'échangeur.

Des caractéristiques optionnelles de 1 'échangeur de chaleur- selon l'invention, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-aprês:

L'échangeur de chaleur comporte un intercalaire entre deux tubes successifs.

L'échangeur de chaleur est un évaporateur de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile.

D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' inventiorx apparaîtront a l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels:

la figure IA est une vue en perspective d'un exemple d'échangeur de chaleur comportant des tubes; les figures IB et IC sont des vues en perspective de variantes de tubes;

la figure 2 est un schéma représentant une grande face d'un tube d'échangeur de chaleur, selon l'art antérieur;

la figure 3A est une vue en perspective d'un tube d'échangeur de chaleur 1 conforme a l'invention;

- la figure 3B est un.schéma représentant une grande face d'un tube d'échangeur de chaleur, selon un mode de réalisation particulier de l'invention;

la figure 3C est un autre schéma représentant une grande face d'un tube d'échangeur de chaleur, conforme au mode de réalisation particulier de l'invention;

la figure 4 est un 'schéma représentant une grande" face d'un tube d'échangeur de chaleur comportant des cavités, conformément a l'invention;

la figure 5A est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur conforme a l'invention;

- la figure 5B est une autre vue partielle en perspective d'un échangeur dé chaleur conforme a l'invention, montrant la partie inférieure d'un tube;

la figure 6A est une vue partielle •• en coupe longitudinale du tube, faisant apparaître les cavités d'un tube;

la figure • - 6B est une vue partielle en coupe longitudinale du ' tube, faisant apparaître des canaux d'écoulement conformes a l'invention; la figure 6C est une vue partielle en coupe longitudinale du tube, faisant apparaître des canaux d'écoulement élémentaires conformes a l'invention;

- la figure 6D est une vue en coupe d'un tube d'échangeur de chaleur, selon le mode de réalisation particulier de 1 ' invention; et

la figure 7 est une vue en coupe d'un canal d'écoulement élémentaire conforme a l'invention.

Les dessins contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir a. mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer a. la définition de l'invention, le cas échéant.

On a représenté sur la figure IA une vue en perspective d'un échangeur de chaleur 2, par exemple un évaporateur. L'échangeur de chaleur 2 est constitué d'un faisceau en aluminium, comprenant une pluralité de tubes plats 1 entre lesquels sont disposés des intercalaires 7 pour améliorer 1 'échange thermique. L'échangeur de chaleur permet un échange de chaleur entre un premier fluide circulant a 1 ' intérieur des tubes et un deuxième fluide circulant entre les tubes.

Le premier fluide circule a l'intérieur des tubes suivant une direction généralement verticale, tandis que le deuxième fluide circule entre les tubes dans une direction avant- arrière par rapport a. la figure IA. Dans la suite de la description, les expressions "direction verticale" et "partie inférieure du tube", ainsi que les adjectifs "supérieur" et "inférieur" seront utilisés en référence a un tube assemblé dans l'échangeur.

Lorsqu'il est utilisé dans une installation de climatisation de l'habitacle d'un véhicule, le deuxième fluide est un flux l'

d'air destiné a. être envoyé dans l'habitacle du véhicule. Il cède de la chaleur au premier fluide gui est un fluide réfrigérant, pour permettre 1 'évaporation de celui-ci dans 1 'évaporateur.

La description qui suit sera faite en référence a un échangeur de chaleur de type évaporateur a titre d'exemple non limitatif.

Les tubes 1 sont conformés en fonction du type de circulation générale souhaité dans échangeur. Dans 1 ' exemple de la figure IA, chaque tube 1 est un tube plat en U réalisé par profilage d'une bande métallique, en aluminium ou en alliage d'aluminium, repliée de manière a. former l'enveloppe de deux canaux principaux parallèles 4 et 5. Cette conformation des tubes 1 permet d'avoir une circulation en U dans les tubes. L'écoulement du fluide s'effectue par exemple depuis la boîte collectrice supérieure 17 vers la boîte collectrice inférieure 18, puis de la boîte collectrice inférieure 18 vers la boîte collectrice supérieure 17. Dans chacun des tubes 1, l'un des canaux principaux est utilisé pour une circulation dans un sens tandis que l'autre canal principal est utilisé pour une circulation dans l'autre sens, comme indiqué par les flèches 15 et 16, ce qui permet un écoulement en U dans chaque tube.

D'autres types de tubes, comprenant au moins un canal principal pour la circulation interne du fluide, peuvent être utilisés. Ainsi dans une autre forme de réalisation, chacun des tubes 1 peut être réalisé par un assemblage bord a bord de deux plaques qui, une fois assemblées, définissent un conduit, encore appelé "lame" pour la circulation du fluide réfrigérant .

Dans une autre forme de réalisation encore, les tubes 1 peuvent être réalisés par extrusion. Dans cette forme de réalisation, des canaux internes peuvent être prévus. Les canaux internes peuvent être formés par extrusion en même temps que le tube 1. Un tube multi-canaux réalisé par extrusion est représenté sur la figure IB. Il comporte sept canaux internes 50 séparés par six cloisons de séparation 51. En variante, les canaux internes 50 peuvent être délimités par un insert ondulé 53, logé a l'intérieur du tube, comme montré sur la figure IC.

On se réfère a nouveau a la figure IA. Chaque tube plat comprend deux grandes faces 8 définissant la hauteur du tube et deux petites faces 10 définissant la largeur du tube. Les tubes 1 sont disposés dans l'échangeur de chaleur de sorte que les grandes faces d'un tube donné soient en regard des grandes faces des tubes successifs.

Des cavités 12 ' peuvent être formées sur chacune des grandes faces 8 d'un tube 1, comme représenté sur la figure 2. Toutefois, les cavités 12' pourraient n'être prévues que sur l'une des faces 8 d'un tube 1. Les cavités 12' d'une grande face 8 sont réalisées par une déformation vers l'intérieur de la paroi correspondant a la grande face.

Plus précisément, dans la forme de réalisation où les tubes 1 sont réalisés a partir de plaques assemblées, les cavités peuvent être formées par emboutissage.

Dans la forme de réalisation où les tubes sont réalisés par extrusion, représentée sur les figures IB et IC, les cavités peuvent être formées par extrusion en même temps que le tube.

Dans la forme de réalisation où les tubes sont réalisés par profilage d'une feuille d'aluminium, représentée sur la figure IA, les cavités peuvent être réalisées par moletage.

De telles cavités peuvent être utilisées pour perturber l'écoulement du fluide de manière a augmenter les l'l'l'l'

turbulences. Elles peuvent encore être utilisées pour favoriser l'échange thermique et, notamment pour guider 1' écoulement du fluide réfrigérant circulant a intérieur du. tube, et optimiser ainsi sa perte de charge. Elles peuvent également être utilisées dans les tubes a plaques pour maintenir espace inter-plaques ou encore pour renforcer la résistance, a- la pression.

La. répartition des cavités peut être choisie de manière a optimiser le transfert thermique. Les cavités peuvent notamment être régulièrement réparties sur la surface de la grande face 8 du tube 1.

La. figure 2 représente une grande face d'un tube d'échangeur de chaleur I1, conforme a l'art antérieur. Le tube d'échangeur de • chaleur comporte des cavités 12' régulièrement réparties sur la grande face 8 ' .

- Xl a été observé que lorsque des gouttes de condensation se forment au passage du flux d'air, elles ont tendance a s' accumuler sur les parois externes du tube, ce qui dégrade les performances .de l'échangeur. Lorsque le tube comporte des cavités, comme sur la figure 2, les gouttes de condensation s'accumulent dans les cavités 12' où elles forment un condensât qui dégrade également les performances de échangeur 1 ' .

La. Demanderesse propose un tube d'échangeur ne présentant pas ces inconvénients. • ' La suite de- la description sera faite en référence a un tube bi-canaux, a titre d'exemple non limitatif.

La figure 3A est une vue en perspective d'un tube d'échangeur de chaleur 1 conforme a l'invention. Le tube d'échangeur de chaleur 1 comporte deux grandes faces 8. l'

Le tube 1 comporte une première extrémité El, correspondant a l'extrémité inférieure du tube et une deuxième extrémité E2, correspondant a l'extrémité supérieure du tube. Les expressions "extrémité inférieure" et "extrémité supérieure" font référence au placement du tube dans l'évaporateur, comme représenté sur la figure IA. Dans la suite de la description, la première extrémité El sera désignée par "extrémité inférieure" et la deuxième extrémité E2 sera désignée par "extrémité supérieure" . Le fluide réfrigérant circule, a l'intérieur des tubes, de l'extrémité E2 vers l'extrémité El, puis de l'extrémité El vers l'extrémité E2. Les tubes sont disposés' • verticalement dans le faisceau de 1 'évaporateur, comme représenté sur la figure IA. Ainsi, la direction d'écoulement du fluide réfrigérant de l'extrémité E2 a l'extrémité El, correspond a une direction d'écoulement verticale lorsque les tubes sont assemblés dans 1'évaporateur.

Selon une caractéristique de 1 'invention,, le tube comporte au moins un canal d'écoulement 30 sur au moins une grande face du tube. Chaque canal d'écoulement 30 est généralement dirigé vers l'intérieur du tube, au droit d'un canal principal 4 ou 5.. Les canaux d'écoulement 30 permettent de drainer les gouttes de condensation le long du tube. Ces canaux d'écoulement externes 30 sont généralement orientés suivant l'axe longitudinal du tube Δ pour permettre un drainage des gouttes de condensation dans le sens allant de l'extrémité supérieure E2 a l'extrémité inférieure El du tube.

Ainsi, lorsque l'eau de condensation s'accumule sur la paroi externe de la grande face 8 du tube, elle est canalisée vers la partie inférieure du tube, au niveau de l'extrémité El et donc vers la partie inférieure de échangeur.

Les figures 3B et 3 C sont des schémas représentant une grande f ace 8 d ' un - tube d' échangeur conforme a un mode de l'

réalisation particulier de l'invention. Dans ce mode de réalisation, ILe tube d'échangeur de chaleur 1 peut comporter des cavités 12 régulièrement réparties sur au moins une grande face 8 du tube. Les cavités 12 peuvent être sensiblement disposées en rangées. Le tube 1 représenté sur les figures 3B et 3C est un tube en U, a titre d'exemple non limitatif.

Sur la figure 3B, afin de simplifier la représentation, on a montré seulement deux rangées de cavités dans chacun des canaux 4 et 5. Chaque rangée est sensiblement orientée suivant l'axe longitudinal du tube Δ.

Le tube 1 comporte une extrémité inférieure El et une extrémité supérieure E2. Sur les figures 3B et 3C, le tube étant un tube en U, l'extrémité inférieure El correspond notamment a la zone de retournement du fluide, et l'extrémité supérieure E2 a la zone au niveau de laquelle le fluide entre et sort du tube.

Le fluide réfrigérant circule, a l'intérieur des tubes, de l'extrémité E2 vers l'extrémité El, puis de l'extrémité El vers l'extrém±té E2. Comme représenté sur la figure IA, les tubes sont disposés verticalement dans le faisceau de 1 'évaporateur. Ainsi, la direction d'écoulement du fluide réfrigérant de l'extrémité E2 a l'extrémité El, correspond a une direction d'écoulement verticale lorsque les tubes sont disposés dans évaporateur.

Comme montré sur la figure 3C, dans la zone de retournement du fluide, les deux rangées de chacun des canaux se prolongent et une rangée supplémentaire 30", comportant deux cavités 12", peut également être prévue dans le prolongement de la cloison de séparation 11 des canaux principaux 4 et 5.

Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, au moins un canal d'écoulement 30 ou chaque canal d'écoulement 30 comporte des canaux d'écoulement élémentaires 3, généralement dirigés vers l'intérieur du tube au droit d'un canal principal 4 cm 5. Ces canaux d'écoulement élémentaires 3 relient entre, elles les cavités successives d'une même rangée, ce qui permet l'écoulement d'un liquide entre les cavités successives , sur la paroi externe de la grande face 8. Le liquide est en particulier l'eau de condensation qui se forme sur la paroi externe de la grande face 8 du tube.

Les canaux d'écoulement élémentaires 3 reliant les différentes cavités d'une même rangée sont de plus sensiblement alignés suivant l'axe longitudinal du tube Δ, de manière a véhiculer l'eau de condensation qui s'accumule dans les cavités de la rangée vers l'extrémité inférieure El du tube.

Ainsi, lorsque l'eau de condensation se dépose dans une ou plusieurs cavités d'une ; rangée, elle est canalisée vers la partie inférieure du tube, au niveau de l'extrémité El et donc vers la partie inférieure de l'échangeur, ol elle peut être évacuée ou collectée.

La figure 4 est ixn schéma d'une grande face 8 du tube, comprenant des cavités, conformément a ce mode de réalisation particulier de l'invention. Les canaux principaux 4 et 5 du tube 1 définissent le parcours du fluide dans le tube 1, comme schématisé par les flèches 13, 14 et 15. Les cavités 12'' sont répartis en deux rangées dans chaque canal principal. Dans chaque canal principal 4 ou 5, les cavités d'une rangée sont disposées en quinconce par rapport aux cavités de la rangée successive. Par ailleurs, les canaux d'écoulement élémentaires 3 de chacune des rangées sont sensiblement alignés de manière a former un canal d'écoulement 30 sensiblement rectiligne. Comme on peut le voir sur la figure 4, les cavités 12 peuvent être régulièrement espacées d'un pas e et avoir sensiblement la même longueur L. l'

La suite de la descript±on sera essentiellement faite en référence au mode de réalisation particulier des figures 3B et 3C, a titre d'exemple non limitatif.

La figure 5A est une vue partielle en perspective d'un exemple d'échangeur de chaleur conforme a l'invention. Elle montre une partie d'un tube 1, conforme a l'invention, et un intercalaire adjacent 7. Le tube 1, qui est a titre d'exemple un tube en U, comprend sur chaque grande face 8 quatre canaux d'écoulement 30 constitués par quatre rangées de cavités 12 reliées par des canaux d'écoulement élémentaires 3.

Chaque cavité formée sur l'une des grandes faces du tube est en regard d'une cavité formée sur l'autre grande face du tube. La répartition des cavités sur l'une des grandes faces du tube peut être toutefois indépendante de la répartition sur autre grande face du. tube.

La flèche Fl indique le sens d'écoulement de l'eau de condensation dans les canaux d'écoulement 30, qui correspond a une direction verticale et a une orientation vers le bas du tube. Ce sens est également le sens d'écoulement du fluide réfrigérant qui arrrive a 1 ' intérieur du tube 1. La flèche F2 indique le sens de parcours du flux d'air.

La figure 5B est une vue partielle en perspective de la partie inférieure d'un tel. échangeur de chaleur. Elle montre en particulier la partie inférieure du tube 1, conforme a l'invention. Dans cet exemple, la partie inférieure du tube correspond a la zone de retournement du fluide et un cinquième canal d'écoulement 30", comprenant une rangée de cavités 12" reliée par des canaux d'écoulement élémentaires 3", est prévu entre les çjuatre canaux d'écoulement décrits en référence a la figure 5A. Ce cinquième canal 30" se situe dans le prolongement de la cloison de séparation 11 des canaux principaux 4 et 5, comme également représenté sur la figure 3C. La figure 6A est une vue partielle en coupe longitudinale du tube 1 de la figure 3B, selon un plan de coupe longitudinale passant par une rangée de cavités 12. Les cavités 12 sont formées sur une seule grande face 8 du tube 1. Comme on peut le voir, chaque cavité 12 forme une cavité généralement dirigée vers 1 ' intérieur du tube , de manière a perturber l'écoulement du fluide réfrigérant qui circule dans le tube.

la figure 6B est une vue partielle en coupe transversale du tube 1, montrant des canaux ci' écoulement 30. Chaque canal d'écoulement 30 est généralement dirigé vers l'intérieur du tube .

Chaque canal d'écoulement 30 a une profondeur wa" choisie en fonction de la hauteur du tube h. En particulier, le rapport a/h peut être sensiblement compris entre 0,2 et 0,7. Par ailleurs, la profondeur "a" des canaux d'écoulement 30 peut être choisie sensiblement supérieure a 0,2 mm, afin d'éviter ILe bouchage des canaux d'écoiαlement par concentration de IL 'alliage qui est utilisé poux le brasage . Ainsi, lorsque des gouttes de condensation se forment sur la paroi externe de la grande face 8, elles peiαvent s'écouler a l'extérieur du tube vers la partie inférieure du tube.

La figure 6C est une vue partielle en coupe transversale d'un tube 1 conforme au mode de réalisation de la figure 3B, montrant des canaux d'écoulement élémentaires 3 formés sur une grande face 8 du tube I-. Chaque canal d'écoulement élémentaire 3 est généralement dirigé vers l'intérieur du tube.

Comme indiqué ci- avant, chaque canal d'écoulement élémentaire 3 a une profondeur "al" choisie en fonction de ILa hauteur interne du tube h, le rapport al/h pouvant être sensiblement compris entre 0,2 et 0,7. La hauteur interne h correspond a la hauteur maximale entre les deux grandes ffaces du tube. En particulier, la profondeur λλal" des canaux ci' écoulement élémentaires est choisie sensiblement supérieure a 0,2 mm, afin d'éΛ/iter le bouchage des canaux l'

d' écoulement élémentaires par concentration de l'alliage qui est utilisé pour le brasage.

Cb_aque canal d'écoulement élémentaire relie deux cavités successives 12, et a une profondeur ajustée en fonction de la profondeur des cavités 12 auxqueLles il est relié. Ainsi, lorsqu'un condensât se forme dans une cavité, il peut s' écouler a l'extérieur du tube vers la cavité inférieure successive, le long d'un canal d'écoulement élémentaire. L' alignement des différents canaux cl'écoulement élémentaires d' -une même rangée permet alors d'acheminer le condensât le long de la paroi extérieure du tube, vers la partie inférieure du tube.

La figure 6D est un schéma représentant une vue partielle en coupe transversale d'un tube 1, conforme a. au mode de réalisation des figures 3B et 3C. Les deux grandes faces du tube 8i et 82 comportent des cavités 12X et 122 respectivement. Les deux grandes faces du tube délimitent une hauteur interne h.

A titre d'exemple, chaque cavité IS1 formée sur l'une des grandes faces 8χ du tube est en .regard d'une cavité 122 formée sur autre grande face du tu.be 82. La figure 6D est plias précisément une vue en coupe transversale du tube, seUon un plan de coupe transversale passant par deux cavités 12i et 122 des grandes faces respectives 8X et 82 du tube 1.

Les traits en pointillés font apparaître les canaux d'écoulement élémentaires 3X et 32 qui relient les cavités respectives 12χ et 122 a une cavité successive. On désigne par la lettre "b" la profondeur des cavités, la lettre "al" désignant encore la profondeur des canaux d'écoulement élémentaires 3X et 32. Les canaux d'écoulement élémentaires sont réalisés par une déformation, vers l'intérieur des pairois du tube 1 correspondant a. chacune des grandes faces 8i et 82. l'

Le rapport entre la profondeur al d'un canal d'écoulement élémentaire et la profondeur b d'une cavité peut être sensiblement inférieur a 100%. Ce rapport peut être notamment compris entre 30 et 60%. En effet, un rapport trop faible serait susceptible de conduire a un drainage incomplet lorsque le débit d'eau condensée est important. Un rapport trop élevé serait susceptible de conduire a une diminution importante de la surface de contact entre la face extérieure du tube et l'intercalaire, ce qui dégraderait l'échange thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide. D'autre part, un rapport trop élevé pourrait provoque:r une perturbation importante de l'écoulement du premier fluide a intérieur du tube.

Dans la. suite de la description, l'expression "canal d'écoulement" englobe les canaux d'écoulement 30 et les canaux d'écoulement élémentaires 3 du mode de réalisation des figu-res 3B et 3C.

Dans la forme de réalisation où les tubes sont formés a partir de plaques assemblées, les canaux d'écoulement peuvent être formés par emboutissage.

En variante, dans la forme de réalisation où les tubes sont réalisés par profilage d'une feuille d'aluminium, les canaux d'écoulement peuvent être formés par moletage.

Dans la forme de réalisation où les tubes sont obtenus par extrusion, les canaux d'écoulement peuvent être formés en même terrrps que le tube.

La figure 7 est un schéma représentant une vue détaillée en coupe dr un canal d'écoulement. Comme on peut le voir sur cette figure, au moins un canal d'écoulement ou chaque canal d'écoulement d'une grande face 8 comporte un fond 31 raccordé par des flancs 33 a la grande face du tube 8. Les flancs 33 d'un canal d'écoulement 30 (respectivement 3) peuvent être évasés vers la grande face 8. Ainsi la section S de cb_aque canal d' écoulement a une forme sensiblement trapézoïdale. Une telle forme permet de faciliter la coalescence et l'écoulement des condensats qui se forment sur les parois externes du tube.

Au moins un canal d'écoulement 30 ou chaque canal d'écoulement 3O s'étend entre l'extrémité supérieure du tube El et l'extrémité inférieure du tube E2 pour permettre le drainage du fltαide vers l'extrémité inférieure El.

Selon un aspect complémentaire de l'invention, un canal d'écoulement 30 (respectivement 3) a urαe section qui augmente progressivement vers l'extrémité inférieure du tube El, comme représenté sur la figure 3C. Les canaux d'écoulement sont ainsi de plus en plus larges, ce qui permet d'évité:.-: une accumulation des condensats au niveau de la zone inférieure du tube.

Un échangeur obtenu a partir des tubes conformes a l'invention présente l'avantage de dra±ner l'eau de condensation ..résultant du passage du flux d'air vers la partie inférieure de 1 'échangeur et donc de limiter l'accumulation de l'eau de condensation sur la face externe du tube. Il permet ainsi d'améliorer les performances de 1'évaporâteur.

En outre , la ^réalisation d ' un tube d ' échangeur conforme a l ' invention ne nécessite pas d ' outillage supplémentaire coûteux.

Bien évidemment , l ' invention n ' est pas limitée aux échangeurs a p laques décrits ci-dessus . Elle englobe toutes les variantes de réalisation qui pourront être envisagées par l ' homme du métier .