Domaine technique de l'invention.

L'invention est du domaine des boucles de climatisation coopérant avec une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule automobile. Elle a pour objet un echangeur de chaleur à spires qui est constitutif d'un dispositif de climatisation comprenant une boucle de climatisation associée à une boucle secondaire. Elle a aussi pour objet un tel dispositif de climatisation.

Etat de la technique.

Un véhicule automobile est couramment équipé d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour modifier les paramètres aérothermiques de l'air contenu à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Une telle modification est obtenue à partir de la délivrance à l'intérieur de l'habitacle d'au moins un flux d'air. L'installation est principalement constituée d'un boîtier, réalisé en une matière plastique, qui canalise la circulation dudit flux d'air et qui loge des moyens de traitement thermique de ce dernier, tels qu'au moins un évaporateur pour refroidir ledit flux d'air.

A cette fin, l'installation coopère avec une boucle de climatisation qui comprend l'évaporateur et au moins un compresseur, un refroidisseur de gaz, un echangeur de chaleur interne, un organe de détente et un accumulateur à l'intérieur desquels circule un fluide réfrigérant, tel qu'un fluide supercritique, dioxyde de carbone connu sous la référence R744.

Le fluide réfrigérant circule depuis le compresseur vers le refroidisseur de gaz, puis vers une branche « haute pression » de l'échangeur de chaleur interne, puis vers l'organe de détente, ensuite vers l'évaporateur, puis vers l'accumulateur, et enfin vers une branche « basse pression » de l'échangeur de chaleur interne, pour retourner au compresseur.

Le compresseur est destiné à recevoir le fluide réfrigérant à l'état gazeux et à le comprimer pour le porter à haute pression. Le refroidisseur de gaz est apte à refroidir le fluide réfrigérant comprimé, à pression relativement constante, en cédant de la chaleur à son environnement. L'organe de détente est à même d'abaisser la pression du fluide réfrigérant en sortie du refroidisseur de gaz en l'amenant au moins en partie à l'état liquide. L'évaporateur est quant à lui propre à faire passer à l'état gazeux le fluide réfrigérant à l'état liquide provenant de l'organe de détente, à pression relativement constante, en prélevant de la chaleur audit flux d'air qui traverse l'évaporateur. Le fluide réfrigérant vaporisé est ensuite aspiré par le compresseur.

II résulte de ces dispositions que la boucle de climatisation comprend une ligne « haute pression » s'étendant depuis le compresseur jusqu'à l'organe de détente et une ligne « basse pression » s'étendant depuis l'organe de détente jusqu'au compresseur, selon un sens d'écoulement du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation.

La boucle de climatisation comprend aussi un échangeur de chaleur pour permettre un transfert thermique entre le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la boucle de climatisation et un fluide caloporteur circulant à l'intérieur d'une boucle secondaire. L'échangeur de chaleur est constitutif de la boucle de climatisation et de la boucle secondaire. La boucle de climatisation et la boucle secondaire forment conjointement un dispositif de climatisation.

Le document WO2007/136379 (CARRIER CORPORATION) décrit un échangeur de chaleur comprenant deux tubes plats associés l'un à l'autre et agencés en spirales imbriquées l'une dans l'autre. Le fluide réfrigérant circule à l'intérieur de l'un des tubes plats tandis que le fluide caloporteur circule à l'intérieur de l'autre tube plat, la circulation desdits fluides s'effectuant à l'intérieur des tubes plats respectifs à contre-courant l'un de l'autre.

Un premier inconvénient à l'utilisation d'un tel échangeur réside dans le fait qu'il est encombrant. De plus, un échangeur du type susvisé présente l'inconvénient d'être lourd. Par ailleurs, un tel échangeur est complexe à fabriquer ; l'assemblage des tubes plats entre eux s'avérant long et étant susceptible de générer des détériorations affectant les tubes plats et finalement le fonctionnement de l'échangeur de chaleur.

D'autre part, un tel dispositif de climatisation comprenant un échangeur tel que précédemment décrit est susceptible de subir des pertes de charges conséquentes affectant l'un et/ou l'autre des fluides, ces pertes de charge méritant d'être minimisées. Enfin, un tel dispositif de climatisation offre des performances thermiques, et notamment une puissance thermique, une efficacité thermique et une puissance hydraulique, qui méritent d'être améliorées.

Objet de l'invention.

Un premier but de la présente invention est de proposer un échangeur de chaleur, destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant et un fluide caloporteur, qui soit peu encombrant, robuste, léger, aisé à fabriquer et facile à installer sur un dispositif de climatisation de conformation relativement quelconque.

Un autre but de la présente invention est de proposer un tel échangeur de chaleur agencé pour permettre un transfert thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur qui, selon diverses variantes de réalisation, soit « à co-courant », « à contre-courant » ou « à courant croisé ».

Un autre but de la présente invention est de proposer un tel échangeur de chaleur qui procure des pertes de charge minimisées pour l'un ou l'autre desdits fluides. Un dernier but de la présente invention est de proposer un dispositif de climatisation comprenant une boucle de climatisation et une boucle secondaire sur lesquelles est conjointement installé ledit échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant supercritique circulant à l'intérieur de la boucle de climatisation, le fluide caloporteur circulant à l'intérieur de la boucle secondaire, un tel dispositif de climatisation offrant un meilleur compromis possible entre une optimisation du transfert de chaleur entre lesdits fluides, une minimisation de pertes de charge susceptibles d'affecter la circulation de l'un et/ou l'autre desdits fluides et un minimisation de l'encombrement extérieur. On entend pas conjointement le fait que l'échangeur de chaleur selon l'invention est installé au croisement de la boucle de climatisation et la boucle secondaire.

L'échangeur de chaleur de la présente invention est un échangeur de chaleur comprenant une enveloppe qui loge un tube plat enroulé sur lui-même pour former des spires consécutives. Deux spires consécutives en vis-à-vis l'une de l'autre sont séparées par un espace interstitiel. L'espace interstitiel (12) s'étend entre deux spires consécutives en vis-à-vis l'une de l'autre d'une distance de séparation D qui est comprise entre 0,5 mm et 5 mm.

La distance de séparation D est préférentiellement d'au moins 2 mm.

Un tel échangeur de chaleur procure un meilleur compromis possible entre de faibles pertes de charge susceptibles d'affecter le fluide caloporteur FC et un échange de chaleur optimisé entre le fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FC.

Le tube plat loge avantageusement une pluralité de canaux qui s'étendent chacun entre une tige centrale équipant une extrémité centrale du tube plat et une tige périphérique équipant une extrémité périphérique du tube plat.

Chaque canal comporte préférentiellement une section de passage (A1.A2), prise dans un plan radial P de l'échangeur de chaleur comprenant un axe d'enroulement Δ^ du tube plat sur lui-même, qui est comprise entre 0,2 mm ² et

0,5 mm

Chaque canal comporte avantageusement un périmètre mouillé Pe1 ,Pe2. pris dans ledit plan radial P, qui est compris entre 1 ,6 mm et 1 ,9 mm.

Chaque canal comporte avantageusement un diamètre hydraulique d compris entre 0,4 mm et 0,9 mm.

Les canaux sont par exemple en un nombre compris entre 75 et 85.

Le tube plat comporte une hauteur H, prise parallèlement à l'axe d'enroulement Δ^ du tube plat sur lui-même entre deux bords opposés B1.E32 du tube plat, qui est comprise entre 75 mm et 80 mm.

L'échangeur de chaleur comporte par exemple les caractéristiques suivantes :

- le tube plat comporte des canaux en un nombre égal à 81 ,

- le tube plat comporte une hauteur H égale à 77,3 mm,

- le tube plat comporte une longueur déployée égale à 1 400 mm, - chaque canal comporte une section de passage Al qui est conformée en un rectangle d'une longueur L de 1 mm et d'une largeur I de 0,7 mm,

- chaque canal comporte un diamètre hydraulique d égal à 0,86.

L'échangeur de chaleur comporte par exemple encore les caractéristiques suivantes :

- le tube plat comporte des canaux en un nombre égal à 77,

- le tube plat comporte une hauteur H égale à 77,3 mm,

- le tube plat comporte une longueur déployée égale à 1 400 mm,

- chaque canal comporte une section de passage A2 qui est conformée en un cercle de diamètre çT égal à 0,6 mm,

- chaque canal comporte un diamètre hydraulique d égal à 0,6. L'échangeur de chaleur comporte par exemple enfin les caractéristiques suivantes :

- le tube plat comporte des canaux en un nombre égal à 77,

- le tube plat comporte une hauteur H égale à 77,3 mm, - le tube plat comporte une longueur déployée égale à 695 mm,

- chaque canal comporte une section de passage A2 qui est conformée en un cercle de diamètre çT égal à 0,6 mm,

- chaque canal comporte un diamètre hydraulique d égal à 0,6.

L'enveloppe est préférentiellement constituée d'un manchon, d'un premier flasque d'obturation d'une première extrémité du manchon et d'un deuxième flasque d'obturation d'une deuxième extrémité du manchon.

De préférence, le manchon est globalement cylindrique et s'étend selon un axe d'extension générale Δ qui est sensiblement orthogonal à des plans P1 et P2 d'extension générale respectivement du premier flasque et du deuxième flasque.

Les flasques sont par exemple rapportés sur le manchon indifféremment par emboîtement, par clipage ou par collage.

L'enveloppe est préférentiellement pourvue d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie.

De préférence, l'un quelconque des orifices d'entrée et de sortie est ménagé à travers le premier flasque.

L'autre des orifices de sortie et d'entrée est par exemple ménagé à travers le manchon.

L'autre des orifices de sortie et d'entrée est par exemple encore ménagé à travers le deuxième flasque. L'orifice, indifféremment d'entrée ou de sortie, affecté au premier flasque est avantageusement ménagé en une zone centrale du premier flasque.

La tige centrale comporte avantageusement un évidement en relation avec les canaux qui débouche en une première extrémité de la tige centrale et en ce que la tige périphérique comporte un orifice en relation avec les canaux qui débouche en un premier bout de la tige périphérique.

La première extrémité de la tige centrale est avantageusement pourvue de l'un quelconque d'un orifice d'admission ou d'un orifice d'évacuation tandis que le premier bout de la tige périphérique est pourvu de l'autre orifice.

La première extrémité et le premier bout émergent par exemple au travers d'un même flasque.

Par exemple encore, la première extrémité émerge au travers de l'un des flasques tandis que le premier bout émerge au travers de l'autre des flasques.

La tige centrale comportant une deuxième extrémité et la tige périphérique comportant un deuxième bout, la deuxième extrémité et le deuxième bout sont préférentiellement emboîtés à l'intérieur respectivement d'un fût central et d'un fût périphérique constitutifs de ladite enveloppe.

L'orifice affecté au premier flasque est préférentiellement agencé en un croissant de lune et recouvre partiellement le fût central.

L'orifice affecté au premier flasque est avantageusement pourvu d'un conduit coudé qui est solidaire d'un fond du fût périphérique.

Le tube plat est notamment réalisé par extrusion d'un matériau thermiquement conducteur. L'enveloppe quant à elle est notamment réalisée à partir d'un matériau plastique.

Un dispositif de climatisation de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que le dispositif de climatisation comprend une boucle de climatisation et une boucle secondaire sur lesquelles est conjointement installé au moins un tel échangeur de chaleur.

Les échangeurs de chaleur sont préférentiellement en pluralité et sont installés en série sur la boucle de climatisation et la boucle secondaire.

La boucle de climatisation véhicule avantageusement un fluide réfrigérant FR supercritique selon un premier sens de circulation SJ _. .

La boucle secondaire véhicule avantageusement un fluide frigorigène constitué d'un mélange d'eau et de glycol selon un deuxième sens de circulation S2.

A l'intérieur de l'échangeur de chaleur, le ledit premier sens de circulation SJ. est par exemple de même sens que le deuxième sens de circulation S2.

A l'intérieur de l'échangeur de chaleur, ledit premier sens de circulation Sl est par exemple encore de sens opposé au dit deuxième sens de circulation S2.

A l'intérieur de l'échangeur de chaleur, le premier sens de circulation SJ. est par exemple enfin orthogonal au dit deuxième sens de circulation S2.

Le tube plat est avantageusement constitutif de la boucle de climatisation tandis que l'espace interstitiel est constitutif de la boucle secondaire.

Le dit échangeur de chaleur est par exemple installé sur une ligne « basse pression » de la boucle de climatisation. Le dit échangeur de chaleur est par exemple encore installé sur une ligne « haute pression » de la boucle de climatisation.

Description des figures.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : La fig.1 est une illustration schématique partielle d'un dispositif de climatisation comportant un échangeur de chaleur selon la présente invention.

Les fig.2 et fig.3 sont des illustrations schématiques de variantes respectives de réalisation du dispositif de climatisation représenté sur la figure précédente. La fig.4 est une vue en coupe radiale d'une première variante de réalisation de l'échangeur de chaleur schématisé sur les figures précédentes. La fig.4bis est une vue de détail de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure précédente.

La fig.5 représente une courbe illustrant une puissance thermique Rh de l'échangeur de chaleur illustré sur les fig.1 à fig.4 en fonction d'une distance de séparation D définissant un espace interstitiel que comporte ledit échangeur. La fig.6 représente une courbe illustrant une efficacité thermique E de l'échangeur de chaleur illustré sur les fig.1 à fig.4 en fonction de la distance de séparation D. La fig.7 représente une courbe illustrant des pertes de charge Pc susceptibles d'affecter un fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur illustré sur les fig.1 à fig.4 en fonction de la distance de séparation D. La fig.8 représente une courbe illustrant une puissance hydraulique Ph de l'échangeur de chaleur illustré sur les fig.1 à fig.4 en fonction de la distance de séparation D.

La fig.9 est une vue en perspective de l'échangeur de chaleur illustré sur les fig.1 à fig.4. La fig.1O est une vue en coupe transversale d'une spire d'un tube plat constitutif de l'échangeur de chaleur représenté sur la fig.2. La fig.11 est une vue en coupe transversale d'une spire d'un tube plat constitutif de l'échangeur de chaleur représenté sur la fig.3.

Les fig.12a à fig.12c sont des illustrations schématiques de variantes de sens de circulation relatifs d'un fluide réfrigérant et d'un fluide caloporteur circulant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur représenté sur les fig.1 à fig.4, les fig.12a à fig.12c étant similaires à la fig.4bis.

La fig.13 est une vue partielle en perspective de l'échangeur de chaleur illustré sur les fig.1 à fig.4.

La fig.14 est une vue en coupe longitudinale d'une première variante de réalisation de l'échangeur de chaleur illustré sur les fig.1 à fig.4 et fig.13.

La fig.15 est une vue en coupe longitudinale d'une deuxième variante de réalisation de l'échangeur de chaleur illustré sur les fig.1 à fig.4 et fig.13.

La fig.16 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réalisation de l'échangeur de chaleur illustré sur les fig.1 à fig.4 et fig.14 à fig.15. Les fig.17 à fig.20 sont des vues en perspective de choix respectifs de mise en relation de l'échangeur de chaleur représenté sur les fig.13 et fig.14 sur le dispositif de climatisation illustré sur la fig.1.

La fig.21 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur représenté sur les fig.1 à fig.4 et fig.14 à fig.15. La fig.22 est une vue de coté de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure précédente.

Un véhicule automobile est équipé d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour modifier les paramètres aérothermiques de l'air contenu à l'intérieur de l'habitacle. Une telle modification est obtenue à partir de la délivrance d'au moins un flux d'air F à l'intérieur de l'habitacle. L'installation est principalement constituée d'un boîtier en matière plastique disposé sous une planche de bord du véhicule. Le boîtier est destiné à canaliser la circulation du flux d'air F préalablement à la délivrance de ce dernier F à l'intérieur de l'habitacle. L'installation loge des moyens de traitement thermique du flux d'air F pour refroidir et/ou réchauffer ce dernier F. Sur les fig.1 à fig.3, l'installation coopère avec un dispositif de climatisation 1 comprenant une boucle de climatisation 2 à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant FR, préférentiellement supercritique, tel que le dioxyde de carbone référencé R 744, par exemple. La boucle de climatisation 2 comprend au moins un échangeur de chaleur 3 agencé pour permettre un transfert de chaleur entre le fluide réfrigérant FJR et un fluide caloporteur FC circulant à l'intérieur d'une boucle secondaire 4. Le fluide caloporteur FÇ_ est préférentiellement constitué d'un mélange d'eau et de glycol.

L'échangeur de chaleur 3 est constitutif ou intégré au croisement de la boucle de climatisation 2 et de la boucle secondaire 4 et est traversé par le fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FÇ_ selon des circuits distincts. On notera que cet échangeur 3 n'échange pas avec de l'air, c'est-à-dire qu'il n'est pas traversé par un flux d'air.

L'échangeur de chaleur 3 comporte un orifice d'admission 5 du fluide réfrigérant FJR qui communique avec un orifice d'évacuation 6 du fluide réfrigérant FR par l'intermédiaire d'un premier chemin de circulation 7 du fluide réfrigérant FR à l'intérieur dudit échangeur 3. Le long dudit premier chemin 7 et plus généralement à l'intérieur de la boucle de climatisation 2, le fluide réfrigérant FR circule selon un premier sens de circulation Sl De même, l'échangeur de chaleur 3 comporte un orifice d'entrée 8 du fluide caloporteur FÇ_ qui communique avec un orifice de sortie 9 du deuxième fluide caloporteur FÇ_ par l'intermédiaire d'un deuxième chemin de circulation 10 du fluide caloporteur FC à l'intérieur dudit échangeur 3. Le long du dit deuxième chemin 10, et plus généralement à l'intérieur de la boucle secondaire 4, le fluide caloporteur FÇ_ circule selon un deuxième sens de circulation S_2. Ledit premier chemin 7 et ledit deuxième chemin 10 sont agencés entre eux pour permettre le transfert de chaleur entre le fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FÇ_. Sur la fig.ibis, le dispositif de climatisation 1 comprend deux échangeurs de chaleur 3 disposés en série sur la boucle de climatisation 2 et la boucle secondaire 4. Ainsi, les premiers chemins 7 de chaque échangeur 3 sont placés l'un après l'autre de sorte que le fluide réfrigérant circule à la fois dans puis l'autre des premiers chemins 7. Il en va de même pour les deuxièmes chemins 10. L'orifice d'évacuation 6 d'un premier échangeur de chaleur 3 est en relation avec l'orifice d'admission 5 d'un deuxième échangeur de chaleur 3 tandis que l'orifice de sortie 9 du premier échangeur de chaleur 3 est en relation avec l'orifice d'entrée 8 du deuxième échangeur de chaleur 3.

Sur les fig.2 et fig.3, la boucle de climatisation 2 comprend en outre un compresseur 100, un refroidisseur de gaz 101 , un échangeur de chaleur interne

102 et un organe de détente 103. Ces dispositions sont telles que la boucle de climatisation 2 comprend une ligne « haute pression » 106 s'étendant depuis la sortie du compresseur 100 jusqu'à l'entrée de l'organe de détente 103 et une ligne « basse pression » 107 s'étendant depuis la sortie de l'organe de détente

103 jusqu'à l'entrée du compresseur 100, selon le sens de circulation SJ. du fluide réfrigérant FR à l'intérieur de la boucle de climatisation 2.

Sur la fig.2, l'échangeur de chaleur 3 est installé sur la branche « basse pression » 107 de la boucle de climatisation 2. Plus particulièrement, l'échangeur de chaleur 3 est interposé entre la sortie de l'organe de détente 103 et l'entrée de l'échangeur de chaleur interne 102, selon le sens de circulation Sl du fluide réfrigérant FR à l'intérieur de la boucle de climatisation 2. Dans cette configuration, l'échangeur de chaleur 3 se comporte thermiquement comme un évaporateur, en ce qu'il est apte à refroidir le fluide caloporteur FÇ_ qui circule à son travers, en cédant des frigories au fluide caloporteur FC. Un refroidisseur air/fluide caloporteur 120 est intégré sur la boucle secondaire 4 dont la fonction est de transférer les frigories portées par le fluide caloporteur à un air F qui entre dans l'habitacle du véhicule automobile pour conditionner ce dernier. Sur la fig.3, l'échangeur de chaleur 3 est installé sur la branche « haute pression » 106 de la boucle de climatisation 2. Plus particulièrement, l'échangeur de chaleur 3 est interposé entre la sortie du compresseur 100 et l'échangeur de chaleur interne 102, selon le sens de circulation SJ. du fluide réfrigérant FR à l'intérieur de la boucle de climatisation 2. Dans cette configuration, l'échangeur de chaleur 3 se comporte thermiquement comme un refroidisseur de gaz, en ce qu'il est apte à refroidir le fluide réfrigérant FR qui circule à son travers, en cédant de la chaleur au fluide caloporteur FC. La boucle secondaire 4 comprend un refroidisseur fluide caporteur/air 121 qui est placé dans la face avant du véhicule de sorte à échangeur avec l'air extérieur au véhicule et ainsi refroidir le fluide caloporteur FC.

Sur la fig.4, ledit premier chemin 7 est constitué d'un tube plat enroulé sur lui- même pour former une spirale constituée de spires successives 11 , préférentiellement concentriques. Ledit deuxième chemin 10 est constitué au moins partiellement d'un espace interstitiel 12 ménagé entre deux spires consécutives 11 de l'enroulement du tube plat 7.

Il est proposé par la présente invention que l'espace interstitiel 12 soit défini par une distance de séparation D entre deux spires consécutives 11 qui est comprise entre 0,5 mm et 5 mm.

La distance de séparation D est mesurée entre deux spires consécutives 11 disposées face à face l'une de l'autre. La distance de séparation D est équivalente à un écartement ménagé entre deux spires consécutives 11 directement en vis-à-vis l'une de l'autre.

Plus particulièrement sur la fig.4bis, la distance de séparation D est mesurée entre une face externe 108 d'une paroi externe 109 d'une première spire 11a et une face interne 110 d'une paroi interne 111 d'une deuxième spire 11b, la deuxième spire 11b étant disposée en vis-à-vis de la première spire 11a. Une face externe d'une paroi d'une spire est plus éloignée d'un axe d'enroulement Δ^ du tube plat 7 sur lui-même qu'une face interne de la même paroi de la même spire. L'espace interstitiel 12, formant au moins partiellement le deuxième chemin de circulation 10, s'étend d'une première spire 11a à une seconde spire 11b, ou plus précisément d'une paroi externe 109 de la première spire 11a jusqu'à la paroi interne 111 de la deuxième spire 11b, sans qu'aucune autre paroi ne canalise la circulation du fluide caloporteur FC. Il en ressort qu'une même paroi 109, 111 d'une spire 11 canalise simultanément les circulations respectives du fluide réfrigérant FR et du fluide caloporteur FÇ_. Il en découle finalement qu'une face d'une spire est en contact avec l'un des fluides FR ₁ FC tandis que l'autre face de la même spire est en contact avec l'autre fluide FC ₁ FR.

Ces dispositions sont telles qu'une puissance thermique Rh échangée entre le fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FÇ_ est maximale. La puissance thermique Rh correspond à l'énergie cédée par le fluide le plus chaud (à savoir respectivement le fluide caloporteur FÇ_ selon la configuration du dispositif de climatisation 1 illustré sur la fig.2 et le fluide réfrigérant FR selon la configuration du dispositif de climatisation 1 illustré sur la fig.3) au fluide le plus froid (à savoir respectivement le fluide réfrigérant FR selon la configuration du dispositif de climatisation 1 illustré sur la fig.2 et le fluide caloporteur FC selon la configuration du dispositif de climatisation 1 illustré sur la fig.3). Sur la fig.5, la puissance thermique Rh décroît linéairement depuis une puissance Pth1 jusqu'à une puissance Pth2, quand la distance de séparation D évolue de 0,5 mm à 5 mm. Plus particulièrement, entre ces deux valeurs de la distance de séparation D, un ratio Pth2 / Pth1 équivaut à 40 % pour une distance de séparation D de 5 mm et un ratio Pth3 / Pth1 équivaut à 25 % pour une distance de séparation D de 3 mm.

Ces dispositions sont encore telles qu'une efficacité thermique E de l'échangeur de chaleur 3 décroît aussi linéairement entre une efficacité EJ. jusqu'à une efficacité E2, quand la distance de séparation D évolue de 0,5 mm à 5 mm, tel qu'illustré sur la fig.6. Plus particulièrement, entre ces deux valeurs de la distance de séparation D, on obtient un ratio E2 / El. qui équivaut à 40 % pour une distance de séparation D de 5 mm et un ratio E3 / EJ. qui équivaut à 25 % pour une distance de séparation D de 3 mm.

Le fluide réfrigérant FR pénétrant à l'intérieur du tube plat 7 à une température d'entrée TER et étant évacué hors du tube plat 7 à une température de sortie TSR tandis que le fluide caloporteur FC pénètre à l'intérieur de l'espace interstitiel 12 à une température d'entrée TEC et est évacué hors de l'espace interstitiel 12 à une température de sortie TSC. on rappelle que dans la configuration du dispositif de climatisation 1 illustré sur la fig.2, l'efficacité thermique E du point de vue du fluide caloporteur FC est définie par la relation :

E = (TEC - TSC) / (TEC - TER), tandis que l'efficacité thermique E du point de vue du fluide réfrigérant FR est définie par la relation :

E = (TSR - TER) / (TEC - TER).

On rappelle aussi que dans la configuration du dispositif de climatisation 1 illustré sur la fig.3, l'efficacité thermique E du point de vue du fluide caloporteur FÇ_ est définie par la relation :

E = (TSC - TEC) / (TER - TEC). tandis que l'efficacité thermique E du point de vue du fluide réfrigérant FR est définie par la relation :

E = (TER - TSR) / (TER - TER).

Ces dispositions sont encore telles que des pertes de charge Pc susceptibles d'affecter le fluide réfrigérant FR et/ou le fluide caloporteur FC décroient linéairement entre des pertes de charge PcJ. jusqu'à des pertes de charge Pc2. quand la distance de séparation D évolue de 0,5 mm à 2 mm, puis restent stables quand la distance de séparation D évolue de 2 mm à 5 mm, tel qu'illustré sur la fig.7. Plus particulièrement, il a été observé que les pertes de charge Pc2 sont dix fois moindre que les pertes de charge Pd . Ces dispositions sont enfin telles qu'une puissance hydraulique Ph procurée par un tel échangeur de chaleur 3 décroît linéairement entre une puissance hydraulique Ph1 jusqu'à une puissance hydraulique Ph2, quand la distance de séparation D évolue de 0,5 mm à 2 mm, puis reste stable quand la distance de séparation D évolue de 2 mm à 5 mm, tel qu'illustré sur la fig.8. Plus particulièrement, il a été observé que la puissance hydraulique Ph2 est dix fois moindre que la puissance hydraulique Ph1.

On rappelle que la puissance hydraulique Ph est définie comme étant le produit d'un débit volumique du fluide réfrigérant FR par une différence de pression entre une pression d'entrée du fluide réfrigérant FR à l'intérieur du tube plat 7 et une pression de sortie du fluide réfrigérant FR hors du tube plat 7.

II en résulte que le choix proposé par les concepteurs de la présente invention de ménager un espace interstitiel 12 d'une distance de séparation D comprise entre 0,5 mm et 5 mm, préférentiellement de 2 mm, permet de déterminer précisément à la fois la puissance thermique Pth, l'efficacité E, les pertes de charges Pc et la puissance hydraulique Ph que procure un tel échangeur de chaleur 3. Finalement, à partir d'un choix raisonné de la distance de séparation D, il est possible de contrôler précisément un comportement thermique de l'échangeur de chaleur 3, et finalement celui du dispositif de climatisation 1. Une distance de séparation D à partir de 2 mm apparaît comme le meilleur compromis possible entre une minimisation des pertes de charges Pc et une maximisation de la puissance thermique PJh, de l'efficacité E, de la puissance hydraulique Ph et finalement de l'encombrement externe de l'échangeur de chaleur.

Il en découle finalement qu'un tel choix ne s'avère nullement arbitraire mais est un choix calculé permettant de déterminer la puissance thermique Ph, l'efficacité E, les pertes de charges Pc et la puissance hydraulique Ph que procure un tel échangeur de chaleur 3. Par ailleurs, un tel échangeur de chaleur 3 s'avère aisé à fabriquer à moindre coût, facile à assembler, léger tout en étant robuste, et peu encombrant.

En se reportant conjointement sur les fig.4 et fig.9, le tube plat 7 est logé à l'intérieur d'une enveloppe 13 constituée d'un manchon 14 dont les extrémités 15,16 sont respectivement obturées par un premier flasque 17 et un deuxième flasque 18. On comprend donc que l'enveloppe 9 est étanche vis de l'environnement extérieur. Ces dispositions sont telles que le tube plat 7 est immergé dans le fluide caloporteur FC qui remplit l'enveloppe 13. Le fait que le tube plat 7 soit plongé à l'intérieur d'un bain de fluide caloporteur FC facilite l'échange thermique entre le fluide caloporteur FC et le fluide réfrigérant FR. La circulation du fluide caloporteur FC entre les spires consécutives 11 du tube plat 7 étant directement canalisée par ces dernières 11 , le fluide caloporteur FÇ_ étant directement en contact avec les spires consécutives 11 de l'enroulement du tube plat 7, l'échange de chaleur 3 entre lesdits fluides FÇ_,FR s'en trouve facilité ce qui améliore les performances thermique de l'échangeur de chaleur 3 et/ou du dispositif de climatisation 1.

L'enveloppe 13 est pourvue d'une pluralité de doigts 119, autrement appelé rainures, de maintien en position du tube plat 7 à l'intérieur de l'enveloppe 13.

Lesdits doigts 119 viennent en contact de la spire 11 la plus externe de l'enroulement du tube plat 7 sur lui-même. Il en découle une rigidité et une robustesse optimisée de l'échangeur de chaleur 3, les doigts 119 étant ménagés et conformés de manière à ne pas gêner une circulation du fluide caloporteur FC entre l'enveloppe 13 et la spire 11 la plus externe.

Le manchon 14 est globalement cylindrique et s'étend selon un axe d'extension général Δ qui est sensiblement orthogonal aux plans PJ _. et P2 d'extension générale respectivement du premier flasque 17 et du deuxième flasque 18. Ces flasques 17,18 sont rapportés sur les extrémités correspondantes 15 et 16 du manchon 14 par emboîtement, ou par toute autre technique d'assemblage analogue, telle que le clipage ou le collage notamment. Le tube plat 7 est réalisé notamment à partir de l'extrusion d'un matériau thermiquement conducteur et mécaniquement résistant, aluminium par exemple, pour tolérer la circulation du fluide réfrigérant FR à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Typiquement, l'échangeur de chaleur 3 de la présente invention est dimensionné pour permettre une circulation fiable et sécurisée du fluide réfrigérant FR à une pression comprise entre 20 bars et 120 bars.

Plus particulièrement, un échangeur de chaleur 3 représenté sur la fig.2, installé sur la ligne « basse pression » 107 de la boucle de climatisation 2, est agencé pour permettre une circulation du fluide réfrigérant FR à une pression comprise entre 20 bars et 50 bars.

Plus particulièrement encore, un échangeur de chaleur 3 représenté sur la fig.3, installé sur fa ligne « haute pression » 106 de la boucle de climatisation 2, est agencé pour permettre une circulation du fluide réfrigérant FJR à une pression comprise entre 80 bars et 120 bars.

L'enveloppe 13 est quant à elle réalisée par exemple par moulage d'un matériau plastique léger et suffisamment résistant pour canaliser la circulation du fluide caloporteur FÇ_ à pression atmosphérique. Ces dispositions sont telles que l'échangeur de chaleur 3 présente une masse la plus réduite possible.

Sur la fig.1O, qui représente une coupe d'un tube plat 7 installé sur la ligne « basse pression » 107 de la boucle de climatisation 2, le tube plat 7 loge une pluralité de canaux 112, préférentiellement au nombre de 81. Deux canaux adjacents 112 sont espacés l'un de l'autre d'un espace e qui est constant, de l'ordre de 0,25 mm. Les canaux 112 sont ménagés dans des plans d'extension générale respectifs P qui sont parallèles entre eux et orthogonaux audit axe d'extension général Δ. Le tube plat 7 présente une hauteur H prise parallèlement à l'axe d'extension général Δ d'un bord Bl au bord opposé B2 du tube plat 7, qui est comprise entre 75 mm et 80 mm, préférentiellement de l'ordre de 77 mm, et préférentiellement encore équivalente à 77,-3 mm. Par ailleurs, une longueur déployée du tube plat 7, c'est-à-dire la longueur du tube plat 7 déroulé et mis à plat, est de l'ordre de 1 400 mm. Enfin, un tel tube plat 7 présente un diamètre hydraulique d, défini comme étant le résultat de quatre fois une section de passage Al du fluide réfrigérant FR divisé par un périmètre mouillé Pe 1 de la section de passage Al, qui est compris entre 0,8 et 0,9, préférentiellement équivalent à 0,86. La section de passage Al du fluide réfrigérant FR est de conformation rectangulaire. Ladite section Al est notamment d'une longueur L, prise parallèlement audit plan P, qui est de l'ordre de 1 mm, et d'une largeur I ₁ prise orthogonalement audit plan P, qui est de l'ordre de 0,7 mm.

Sur la fig.11 , qui représente une coupe d'un tube plat 7 installé sur la ligne « haute pression » 106 de la boucle de climatisation 2, le tube plat 7 loge une pluralité de canaux 112, préférentiellement au nombre de 77. Deux canaux adjacents 112 sont espacés l'un de l'autre d'un espace e qui est constant, de l'ordre de 0,4 mm. Les canaux 112 sont ménagés dans des plans d'extension générale respectifs P qui sont parallèles entre eux et orthogonaux audit axe d'extension général Δ. Le tube plat 7 présente une hauteur H, prise parallèlement à l'axe d'extension général Δ du bord Bl au bord opposé B2 du tube plat 7, qui est comprise entre 75 mm et 80 mm, préférentiellement de l'ordre de 77 mm, et préférentiellement encore équivalente à 77,3 mm. Par ailleurs, la longueur déployée du tube plat 7, c'est-à-dire la longueur du tube plat 7 déroulé et mis à plat, est de l'ordre de 1 400 mm ou 695 mm selon diverses variantes de réalisation. Enfin, un tel tube plat 7 présente un diamètre hydraulique d, défini comme étant le résultat de quatre fois une section de passage A2 du fluide réfrigérant FR divisé par un périmètre mouillé Pe2 de la section de passage A2, qui est compris entre 0,4 et 0,65, préférentiellement équivalent à 0,6. La section de passage A2 du fluide réfrigérant FR est de conformation circulaire. Ladite section A2 est notamment d'un diamètre çT qui est de l'ordre de 0,6 mm.

Par ailleurs, à partir de positionnements différents de l'orifice d'entrée 8 et de l'orifice de sortie 9 du fluide caloporteur FC sur l'enveloppe 13 et de choix de raccordement de l'échangeur de chaleur 3 sur la boucle de climatisation 2 et la boucle secondaire 4, l'échangeur de chaleur 3 présente la caractéristique avantageuse de permettre un transfert de chaleur entre le fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FC qui est « à co-courant », ou « à contre-courant », ou encore « à courant croisé », tels que respectivement illustrés sur les fig.12a à fig.12c. Il en ressort qu'un tel échangeur de chaleur 3 offre diverses possibilités de fonctionnement relatives audit transfert de chaleur, à partir d'un même tube plat 7 et à partir d'une interchangeabilité de l'enveloppe 13, qui est obtenue à moindre coût, et à partir d'un choix de raccordement de l'échangeur de chaleur 3 sur la boucle de climatisation 2 et la boucle secondaire 4.

Sur la fig.12a, lesdits sens de circulation SJ. et S2 à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 3 sont des sens de rotation qui sont tous deux à sens positif horaire. Selon une variante de réalisation non représentée et équivalente, lesdits sens de circulation SJ _. et S2 à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 3 sont des sens de rotation qui sont tous deux trigonométriques. Par abus de langage, selon ces deux variantes de réalisation, lesdits sens de circulation SJ _. et S2 sont dits « parallèles » et de même sens. Un tel échangeur de chaleur 3 est dit « co- courant ».

Sur la fig.12b, ledit sens de circulation SJ. est à sens positif horaire tandis que ledit sens de circulation S2 est à sens positif trigonométrique. Selon une variante de réalisation non représentée et équivalente, ledit sens de circulation Sl est à sens positif trigonométrique tandis que ledit sens de circulation S2 est à sens positif horaire. Selon ces deux variantes de réalisation, lesdits sens de circulation SJ _. et S2 sont dits « parallèles » et de sens opposé. Un tel échangeur de chaleur 3 est dit « à contre-courant ».

Sur la fig.12c, ledit sens de circulation SJ. est à sens positif horaire tandis que ledit sens de circulation S2 est perpendiculaire au plan de la fig.12c orienté de l'avant vers l'arrière du plan de la fig.12c. Selon une variante de réalisation non représentée et équivalente, ledit sens de circulation S2 est orienté de l'arrière vers l'avant du plan de la fig.12c. Enfin selon d'autres variantes non représentées, ledit sens de circulation Si est à sens positif trigonométrique tandis que ledit sens de circulation S2 est encore perpendiculaire au plan de la fig.12c, indifféremment orienté de l'avant vers l'arrière du plan de la fig.12c, ou de l'arrière vers l'avant de ce dernier. Un tel échangeur de chaleur 3 est dit à « courant croisé ».

Sur la fig.13, le tube plat 7 s'étend entre une extrémité centrale 21 et une extrémité périphérique 22 de son enroulement, l'extrémité centrale 21 étant positionnée au cœur de l'enroulement du tube 7 tandis que l'extrémité périphérique 22 est disposée en bordure externe dudit enroulement. L'extrémité centrale 21 est équipée d'une tige centrale 23 qui s'étend selon un premier axe Δl tandis que l'extrémité périphérique 22 est pourvue d'une tige périphérique 24 qui s'étend selon un deuxième axe Δ2. Le premier axe Δl, le deuxième axe Δ2 et l'axe d'extension générale Δ du manchon 14 sont parallèles entre eux et également parallèles à l'axe d'enroulement Δ^ du tube plat 7 sur lui-même. Les dits axes Δ et Δ^ sont préférentiellement parallèles, voire confondus.

Selon une variante de réalisation, la tige périphérique 24 vient en appui contre une butée 31 ménagée à l'intérieur du manchon 14 pour empêcher un passage du fluide caloporteur FC de part et d'autre de la tige périphérique 24. La butée 31 contre laquelle s'appuie la tige périphérique 24 est ménagée en amont de l'orifice d'entrée 8 du fluide caloporteur FC à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 3 selon ledit premier sens de circulation SJ _. pour faciliter une circulation fluide et homogène du fluide caloporteur FÇ_ à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 3.

En se reportant également sur les fig.14 à fig.16, la tige centrale 23 est pourvue d'un évidement 25 qui débouche à une première extrémité 26 de la tige centrale 23. De même, la tige périphérique 24 est pourvue d'un orifice 28 qui débouche à un premier bout 29 de la tige périphérique 24. L'évidement 25 et l'orifice 28 sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire desdits canaux 112. Selon diverses variantes, soit l'évidement 25 est en relation avec l'orifice d'admission 5 et l'orifice 28 est en relation avec l'orifice d'évacuation 6, soit l'évidement 25 est en relation avec l'orifice d'évacuation 6 et l'orifice 28 est en relation avec l'orifice d'admission 5.

Sur la fig.14, la première extrémité 26 de la tige centrale 23 et le premier bout 29 de la tige périphérique 24 émergent hors de l'enveloppe 13 à travers le deuxième flasque 18 pour leur connexion à la boucle de climatisation 2. La tige centrale 23 et la tige périphérique 24 comportent respectivement une deuxième extrémité 27 et un deuxième bout 30 qui sont emboîtés à l'intérieur de fûts respectifs 33,32 ménagés sur le premier flasque 17.

Sur la fig.15, la première extrémité 26 de la tige centrale 23 émerge hors de l'enveloppe 13 à travers le premier flasque 17 et le premier bout 29 de la tige périphérique 24 émerge hors de l'enveloppe 13 à travers le deuxième flasque 18 pour leur connexion à la boucle de climatisation 2. La deuxième extrémité 27 de la tige centrale 23 est emboîtée à l'intérieur d'un fût périphérique 32 ménagé sur le deuxième flasque 18 et le deuxième bout 30 de la tige périphérique 24 est emboîté à l'intérieur d'un fût central 33 ménagé sur le premier flasque 17.

Sur les fig.14 et fig.15, l'échangeur de chaleur 3 représenté est indifféremment « co-courant » ou « à contre-courant », tel que respectivement illustré sur les fig.14a et fig.14b.

Sur la fig.16, le premier flasque 17 est pourvu de l'orifice de sortie 9 du fluide caloporteur FÇ_ tandis que le deuxième flasque 18 est muni de l'orifice d'entrée 8 du fluide caloporteur FC. Ces dispositions sont telles que l'échangeur de chaleur 3 est à « courant croisé ». En effet, le tube plat 7 étant indifféremment agencé tel que décrit sur la fig.14 ou sur la fig.15, le fait que l'orifice d'entrée 8 et l'orifice de sortie 9 soient ménagés sur des flasques 17,18 différents, tel que représenté sur la fig.16, permet au fluide caloporteur FC de traverser l'échangeur de chaleur 3 depuis le premier flasque 17 vers le deuxième flasque 18 selon un deuxième sens de circulation S2 ponctuellement perpendiculaire au premier sens de circulation SJ. du fluide réfrigérant FR à l'intérieur du tube plat 7, tel qu'illustré sur la fig.12c. Ces dispositions minimisent les pertes de charges Pc susceptibles d'affecter le fluide caloporteur FC.

Sur les fig.14 et fig.15, une première cale 113 est interposée entre les bords JH du tube plat 7 et le premier flasque 17 tandis qu'une deuxième cale 114 est interposée entre les bords B2 du tube plat 7 et le deuxième flasque.

Plus particulièrement sur la fig.14, la première cale 113 est interposée entre les bords Bl du tube plat 7 et les fûts 32,33 ménagés sur le premier flasque 17 tandis que la deuxième cale 114 est interposée entre les bords B2 du tube plat 7 et deux manchons élémentaires 115,116 associés au deuxième flasque 18.

Plus particulièrement sur la fig.15, la première cale 113 est interposée entre les bords BJ _. du tube plat 7 et d'une part le fût périphérique 32 et d'autre part un manchon élémentaire central 115 qui sont ménagés sur le premier flasque 17. La deuxième cale 114 quant à elle est interposée entre les bords B2 du tube plat 7 et d'une part le fût central 33 et d'autre part un manchon élémentaire périphérique 116 qui sont ménagés sur le deuxième flasque 18.

Ces dispositions visent à faciliter un assemblage du tube plat 7, des flasques 17,18 et du manchon 14 entre eux. La première cale 113 et/ou la deuxième cale 114 sont par exemple agencées en un croisillon.

Selon une première forme de réalisation représentée sur la fig.17, la tige périphérique 24 est pourvue de l'orifice d'admission 5 tandis que la tige centrale

23 est pourvue de l'orifice d'évacuation 6. Le manchon 14 est muni de l'orifice d'entrée 8 tandis que le premier flasque 17 est pourvu de l'orifice de sortie 9. Ce dernier 9 est positionné en une zone centrale 19 du premier flasque 17, la dite zone centrale 19 étant plus particulièrement visible sur la fig.21. Ces dispositions sont telles que l'échangeur de chaleur 3 est à « co-courant », tel que schématisé sur la fig.12a. En effet, le fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FÇ_ circulent l'un et l'autre de la périphérie vers le centre de l'échangeur de chaleur 3. Selon une deuxième forme de réalisation représentée sur la fig.18, la tige périphérique 24 est pourvue de l'orifice d'admission 5 tandis que la tige centrale

23 est pourvue de l'orifice d'évacuation 6. Le manchon 14 est muni de l'orifice de sortie 9 tandis que le premier flasque 17 est pourvu de l'orifice d'entrée 8. Ce dernier 8 est positionné en zone centrale 19 du premier flasque 17. Ces dispositions sont telles que l'échangeur de chaleur 3 est à « contre-courant », tel que schématisé sur la fig.12b. En effet, le fluide réfrigérant FR circule de la périphérie vers le centre de l'échangeur de chaleur 3 tandis que le fluide caloporteur FC circule du centre vers la périphérie de l'échangeur de chaleur 3.

Selon une troisième forme de réalisation représentée sur la fig.19, la tige périphérique 24 est pourvue de l'orifice d'évacuation 6 tandis que la tige centrale 23 est pourvue de l'orifice d'admission 5. Le manchon 14 est muni de l'orifice d'entrée 8 tandis que le premier flasque 17 est pourvu de l'orifice de sortie 9. Ce dernier 9 est positionné en zone centrale 19 du premier flasque 17. Ces dispositions sont telles que l'échangeur de chaleur 3 est à « contre-courant », tel que schématisé sur la fig.12b. En effet, le fluide réfrigérant FR circule du centre vers la périphérie de l'échangeur de chaleur 3 tandis que le fluide caloporteur FC circule de la périphérie vers le centre de l'échangeur de chaleur 3.

Selon une quatrième forme de réalisation représentée sur la fig.20, la tige périphérique 24 est pourvue de l'orifice d'évacuation 6 tandis que la tige centrale 23 est pourvue de l'orifice d'admission 5. Le manchon 14 est muni de l'orifice de sortie 9 tandis que le premier flasque 17 est pourvu de l'orifice d'entrée 8. Ce dernier 8 est positionné en zone centrale 19 du premier flasque 17. Ces dispositions sont telles que l'échangeur de chaleur 3 est à « co-courant », tel que schématisé sur la fig.12a. En effet, le fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FC circulent l'un et l'autre du centre vers la périphérie de l'échangeur de chaleur 3. Sur les fig.21 et fig.22, l'orifice 8,9 affecté au premier flasque 17 est agencé en un croissant de lune et recouvre partiellement le fût central 33. Ces dispositions permettent un agencement entre eux dudit orifice 8,9 et du fût central 33 qui sont conjointement ménagés en la zone centrale 19 du premier flasque 17.

L'orifice 8,9 affecté au premier flasque 17 est pourvu d'un conduit coudé 117 qui est solidaire d'un fond 118 du fût périphérique 32. Ces dispositions visent à optimiser une cohésion mécanique du conduit coudé 117 avec le premier flasque 17 et renforce la solidité de ce dernier 17.