FR3059406B1 - Dispositif de mixage d'un fluide refrigerant a l'interieur d'une boite collectrice d'un echangeur thermique pour une installation de conditionnement d'air d'un vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de mixage (19) destiné à mélanger une phase gazeuse avec une phase liquide d'un fluide réfrigérant (FR). Le dispositif de mixage (19) est configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice (7) d'un échangeur thermique (5). Le dispositif de mixage (19) comprend un conduit (14) d'axe longitudinal (A1) pourvu d'une bouche d'entrée (10) pour l'admission du fluide réfrigérant (FR) dans le conduit (14). Le conduit (14) est aussi pourvu d'au moins un orifice (17) pour la pulvérisation du fluide réfrigérant (FR) hors du conduit (14). Le conduit (14) loge un mélangeur (21) comprenant au moins un organe de mélange (22) du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du conduit (14) et au moins une paroi (23) qui entoure l'organe de mélange (22) en interposition entre l'organe de mélange (22) et le conduit (14).

Description

Dispositif de mixage d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique pour une installation de conditionnement d'air d'un véhicule

Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs thermiques équipant les installations de conditionnement d'air pour un véhicule, notamment automobile. L'invention relève plus spécifiquement des modalités de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice que comporte un tel échangeur thermique.

Un véhicule est couramment équipé d'une installation de conditionnement d'air pour traiter thermiquement l'air présent ou envoyé dans l'habitacle du véhicule. Une telle installation comprend un circuit fermé à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant. Successivement suivant le sens de circulation du fluide réfrigérant à son travers, le circuit comprend essentiellement un compresseur, un condenseur, un détendeur et au moins un échangeur thermique. L'échangeur thermique comporte couramment un faisceau de tubes interposés entre une boîte collectrice et une boîte de renvoi du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est admis à travers une bouche d'entrée à l'intérieur d'une boîte collectrice, circule suivant des chemins successifs dans les tubes du faisceau entre la boîte collectrice et une boîte de renvoi, puis est évacué hors de l'échangeur thermique à travers une bouche de sortie. La bouche de sortie est susceptible d'être ménagée à travers la boîte collectrice ou à travers la boîte de renvoi. L'échangeur thermique est par exemple un évaporateur procurant un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air le traversant. Dans ce cas, le fluide réfrigérant circule à l'intérieur des tubes du faisceau et le flux d'air circule le long des tubes du faisceau pour son refroidissement.

Un problème posé réside dans le fait que le fluide réfrigérant est à l'état diphasique liquide/gazeux lorsqu'il est admis à l'intérieur de l'échangeur thermique. Du fait de la différence entre les propriétés physiques entre le liquide et le gaz, le fluide réfrigérant tend à se séparer entre sa phase liquide et sa phase gazeuse.

Il en résulte une hétérogénéité de l'alimentation des tubes du faisceau au regard des différentes phases du fluide réfrigérant, selon leur position par rapport à la bouche d'entrée du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boîte collectrice. Plus particulièrement, les tubes du faisceau situés au plus proche de la bouche d'entrée sont principalement alimentés en liquide et inversement les tubes du faisceau les plus éloignés de la bouche d'entrée sont principalement alimentés en gaz.

Ce phénomène génère une hétérogénéité de la température du flux d’air qui a traversé l'échangeur thermique en fonctionnement. Cette hétérogénéité complique la gestion thermique de l’appareil qui reçoit l’échangeur thermique et in fine implique des écarts de températures entre deux zones de l’habitacle, alors que la même température de flux d’air est demandée.

Il est connu de loger un conduit pourvu d’une pluralité d'orifices à l’intérieur d’une boîte collectrice. Le fluide réfrigérant en phase liquide est ainsi projeté à travers les orifices sous forme de gouttelettes sur la totalité de la longueur du conduit, tel qu'il ressort du document EP 2 392 886 A2.

Une telle organisation n’est cependant pas optimale du point de vue de l’homogénéisation de la température du flux d’air en sortie de l’échangeur thermique.

La présente invention a pour objet un dispositif de mixage d'un fluide réfrigérant configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique sur laquelle débouchent des tubes d'un faisceau de tubes que comporte l'échangeur thermique. Le dispositif de mixage est notamment destiné à mélanger une phase gazeuse avec une phase liquide du fluide réfrigérant distribué par le dispositif de mixage à l'intérieur de la boîte collectrice. L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique comprenant une boîte collectrice logeant un dispositif de mixage conforme à l'invention. L'échangeur thermique est notamment agencé pour équiper une installation de conditionnement d'air d'un véhicule, notamment automobile.

Un but de l'invention est de parfaire l'homogénéité de la température de l'échangeur thermique en fonctionnement et finalement d'améliorer son rendement. Il est plus spécifiquement visé par l'invention de parfaire une distribution dans la boîte collectrice du fluide réfrigérant de manière homogène entre sa phase liquide et sa phase gazeuse.

Il est encore plus spécifiquement visé par l'invention de procurer une alimentation homogène en fluide réfrigérant des tubes du faisceau débouchant sur la boîte collectrice. Il est notamment visé de proposer une boîte collectrice logeant un dispositif de mixage apte à alimenter en fluide réfrigérant les tubes du faisceau de l'échàngeur thermique, en procurant une homogénéisation performante du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse, et une distribution homogène du fluide réfrigérant à l'intérieur de chacun des tubes du faisceau.

Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de mixage et une boîte collectrice logeant le dispositif de mixage pouvant être obtenus industriellement à moindres coûts.

Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de mixage et une boîte collectrice logeant le dispositif de mixage, dont l'organisation permette son adaptation aisée et à moindres coûts à des échangeurs thermiques de structures diverses.

Une telle diversité de structures des échangeurs thermiques est notamment à apprécier au regard du nombre de tubes du faisceau qu'ils comportent, des modalités de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur thermique et/ou des positions relatives entre la bouche d'entrée et la bouche de sortie du fluide réfrigérant que comporte l'échangeur thermique.

Le dispositif de mixage de l'invention comprend un conduit d'axe longitudinal pourvu d'une bouche d'entrée pour l'admission du fluide réfrigérant dans le conduit et d'au moins un orifice pour la pulvérisation du fluide réfrigérant hors du conduit. Le conduit loge un mélangeur comprenant au moins un organe de mélange du fluide réfrigérant à l'intérieur du conduit et au moins une paroi qui entoure l'organe de mélange en interposition entre l'organe de mélange et le conduit.

En d'autres termes, le dispositif de mixage comprend le conduit dans lequel est logé un mélangeur comprenant au moins un organe de mélange entouré d'une paroi du mélangeur qui est placée en interposition entre l'organe de mélange et le conduit. La paroi du mélangeur forme une peau enveloppant l'organe de mélange en délimitant à l'intérieur du conduit un canal logeant l'organe de mélange.

La paroi du mélangeur est notamment configurée en un tube qui loge l'organe de mélange et qui est interposé entre l'organe de mélange et le conduit. Le tube communique avec la bouche d'entrée et avec l'orifice pour l'admission et la circulation du fluide réfrigérant à travers l'organe de mélange préalablement à son évacuation hors du conduit à travers l'orifice.

La communication entre le tube et la bouche d'entrée et/ou l'orifice est comprise comme étant une communication fluidique entre eux. Une telle communication est apte à procurer une circulation d'un fluide, notamment le fluide réfrigérant, entre deux organes, tel que par exemple le tube ou le canal, la bouche d'entrée, l'orifice, l'organe de mélange et le conduit. D'une manière générale et par la suite, la notion de communication entre des organes est considérée comme une communication fluidique autorisant le passage d'un fluide de l'un à l'autre des organes, notamment le fluide réfrigérant.

Un chemin de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur du conduit est ainsi défini entre la bouche d'entrée et l'orifice, via l'évidement intérieur du conduit qui loge le mélangeur comprenant l'organe de mélange enveloppé de la peau formée par la paroi du mélangeur. Le fluide réfrigérant admis à l'intérieur du dispositif de mixage à travers la bouche d'entrée circule à l'intérieur du canal le long de l'organe de mélange, ce qui procure un mélange entre une phase gazeuse et une phase liquide du fluide réfrigérant préalablement à son évacuation hors du dispositif de mixage à travers le ou les orifices. L'organe de mélange est susceptible de présenter une structure fragile et/ou facilement déformable sous l'effet des contraintes et/ou des efforts qu'il subit. De tels contraintes et/ou efforts sont par exemple causés par la manipulation du mélangeur et/ou sous l'effet des variations de température qu'il doit supporter lorsque le dispositif de mixage est en fonctionnement.

La paroi du mélangeur est avantageusement structurée en organe de rigidification de l'organe de mélange.

Ainsi, la paroi du mélangeur confère à l'organe de mélange sa tenue mécanique intrinsèque facilitant la manipulation du mélangeur pour son montage dans le conduit. Cette rigidification de l'organe de mélange améliore également sa tenue mécanique pendant les variations de températures supportées par le dispositif de mixage en fonctionnement. L'enveloppement de l'organe de mélange par la peau est organisé pour rigidifier l'organe de mélange, qui peut ainsi être spécifiquement structuré de manière à procurer les meilleurs résultats visant à mélanger le fluide réfrigérant entre une phase liquide et une phase gazeuse à l'intérieur du canal.

La paroi du mélangeur, autrement appelé peau du mélangeur, forme aussi avantageusement un organe de canalisation du fluide réfrigérant, qui est apte à guider le fluide réfrigérant circulant dans le conduit à travers l'organe de mélange et à le diriger vers le ou les orifices, pour son évacuation hors du conduit.

En d'autres termes, la paroi du mélangeur délimite le canal qui loge l'organe de mélange entre la bouche d'entrée et l'orifice avec lesquels le canal est communiquant. Le canal ménage un chemin de circulation du fluide réfrigérant à travers l'organe de mélange entre la bouche d'entrée et le ou les orifices. Ce guidage force le fluide réfrigérant à venir en contact contre et à traverser l’organe de mélange le long du chemin de circulation.

Diverses modalités peuvent être prévues pour organiser la communication entre le canal délimité par la paroi du mélangeur et l'orifice. Il est cependant préféré une forme de réalisation, selon laquelle la paroi du mélangeur est ajourée pour autoriser le passage du fluide réfrigérant depuis l'organe de mélange vers l'orifice.

Plus particulièrement, la paroi du mélangeur comporte au moins une ouverture à travers laquelle le fluide réfrigérant est apte à circuler depuis l'organe de mélange vers l'orifice. Les débouchés de l'ouverture sont notamment placés en communication avec le ou les orifices et avec le canal formé par la paroi du mélangeur et logeant l'organe de mélange. L'ouverture est notamment disposée en vis-à-vis d'au moins un orifice. L'ouverture débouche sur le ou les orifices pour procurer une évacuation du fluide réfrigérant hors du mélangeur directement vers un ou plusieurs orifices.

Selon une forme de réalisation, l'ouverture est formée par une fente ménagée dans la paroi du mélangeur et débouchant sur plusieurs orifices que comporte le conduit.

Selon une autre forme de réalisation, l'ouverture est formée de plusieurs trous ménagés dans la paroi du mélangeur, chaque trou débouchant sur au moins un orifice parmi plusieurs orifices que comporte le conduit. L'ouverture est susceptible d'être formée d'au moins une fente et d'au moins un trou, au moins une fente pouvant être interposée entre au moins deux trous.

Selon une forme de réalisation et dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit et pour une ouverture débouchant sur un nombre N d'orifices, la section de l'ouverture est comprise entre 10% et 30% des sections cumulées des N orifices.

Autrement exprimé, la section d'une ouverture débouchant sur un nombre N d'orifices dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit répond à la règle suivante :

10% * N * SI < S2 < 30% * N * SI dans laquelle règle N est le nombre d'orifices, S1 est la section d'un orifice ou les sections cumulées de N orifices sur lesquels débouchent l'ouverture et S2 est la section de l'ouverture. Il est compris que N est au moins égal à 1, l'ouverture pouvant être formée d'au moins une fente et/ou d'au moins un orifice.

En d'autres termes, le volume délimité globalement par l'ouverture est défini dépendant du ou des volumes délimités par l'orifice ou par l'ensemble des orifices au regard de leur extension dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit. La section de l'ouverture et les sections du ou des orifices considérées dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit définissent des sections de passage du fluide réfrigérant à travers la paroi du mélangeur, puis à travers la paroi du conduit dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit.

Le bornage de la section de l'ouverture dans la plage comprise entre 10% et 30% des sections du ou des orifices permet de limiter les pertes de charge tout en conférant au dispositif de mixage une structure aisée à adapter pour des échangeurs thermiques de structures différentes.

Le nombre d'orifices est notamment imposé selon les modalités d'alimentation en fluide réfrigérant des tubes d'un faisceau de tubes que comporte l'échangeur thermique et qui débouchent sur la boîte collectrice logeant le dispositif de mixage.

La règle qui vient d'être donnée concernant la section de l'ouverture procure une limitation des pertes de charge du fluide réfrigérant circulant à l'intérieur du dispositif de mixage en tenant compte d'un nombre donné de tubes du faisceau pouvant varier entre des échangeurs thermiques diversement agencés. Le dispositif de mixage est ainsi aisément adaptable pour des échangeurs thermiques de structures différentes et/ou comportant des nombres de tubes du faisceau en nombres différents.

Selon une forme de réalisation et dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit, l'épaisseur de la paroi du mélangeur est inférieure à 30% de la dimension de l'organe de mélange qui définit la section transverse de passage du fluide réfrigérant à l'intérieur du conduit dans sa partie comportant les orifices.

Dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit, l'épaisseur de la paroi du mélangeur est limitée à au plus 30% de la section de passage du fluide réfrigérant à travers le conduit. De telles dispositions favorisent le mélange du fluide réfrigérant par l'organe de mélange et lors de sa pulvérisation à travers l'ouverture.

La règle donnée concernant l'épaisseur de la paroi du mélangeur permet de limiter les pertes de charge du fluide réfrigérant circulant à l'intérieur du dispositif de mixage pour un nombre donné de tubes du faisceau pouvant varier entre des échangeurs thermiques diversement agencés.

Selon une forme de réalisation, l'ouverture s'étend autour de l'axe longitudinal du conduit sur une première plage angulaire supérieure à une deuxième plage angulaire d'extension de l'orifice autour de l'axe longitudinal du conduit.

La comparaison faite entre la première plage angulaire et la deuxième plage est notamment à apprécier dans la zone des débouchés de l'ouverture et de l'orifice en vis-à-vis l'un sur l'autre.

Suivant l'axe longitudinal du conduit, l'ouverture est ménagée à travers la paroi du mélangeur à sa périphérie et le ou les orifices sont ménagés à travers la paroi du conduit à sa périphérie. Dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit, l'extension de l'ouverture est définie par la première plage angulaire et l'extension du ou de chacun des orifices est définie par la deuxième plage angulaire.

En d'autres termes, l'ouverture et le ou les orifices peuvent aussi être considérés suivant des lignes les coupant dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit. Les lignes sont notamment définies par des intersections entre un plan parallèle et un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit. Suivant de telles lignes coupant l'ouverture et le ou les orifices, la dimension mesurée de l'ouverture est supérieure à la dimension mesurée de l'orifice.

De telles dispositions procurent une distribution fiable et efficace du fluide réfrigérant depuis l'organe de mélange à travers l'ouverture vers l'orifice, en tenant compte d'une tolérance angulaire des positions relatives entre l'orifice et l'ouverture autour de l'axe longitudinal du conduit. Une telle tolérance angulaire facilite le positionnement angulaire du mélangeur à l'intérieur du conduit lors de leur montage l'un dans l'autre et le positionnement angulaire de l'ouverture en vis-à-vis d'au moins un orifice.

Selon une forme de réalisation, la première plage angulaire est définie autour de l'axe longitudinal du conduit par un premier angle compris entre 10° et 15°, pour une extension de la première plage angulaire autour de l'axe longitudinal du conduit définie par un deuxième angle compris entre 2° et 10°.

Les valeurs d'angle indiquées définissant la première plage angulaire relativement à l'extension de la deuxième plage angulaire sont données à titre indicatif et ne sont pas restrictives quant à la portée de l'invention. Les valeurs d'angle indiquées répondent de manière satisfaisante au résultat visé en prenant notamment en compte la dimension transverse du mélangeur par rapport à l'axe longitudinal du conduit dans la zone du dispositif de mixage comportant l'ouverture et l'orifice.

La valeur du premier angle est notamment définie par rapport à la valeur du deuxième angle. A partir d'une valeur donnée du deuxième angle et/ou la dimension transverse du mélangeur par rapport à l'axe longitudinal du conduit, la valeur du premier angle peut être déduite par modification proportionnelle des valeurs d'angle qui viennent d'être indiquées en tenant notamment compte de la dimension transverse du mélangeur par rapport à l'axe longitudinal du conduit.

Ainsi plus spécifiquement et suivant une ligne définie par une intersection entre un plan parallèle et un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit, la dimension de l'ouverture est égale à la dimension transverse du mélangeur par rapport à l'axe longitudinal du conduit, multipliée par deux fois la tangente de l'angle de la première plage angulaire multiplié par π sur 180°.

Autrement exprimé, la dimension de l'ouverture suivant une ligne d'intersection entre un plan parallèle et un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit répond à la règle suivante : 2 * Tg (Ala * π/180) * Tl <T2 < 2 * Tg (Alb * π/180) * Tl dans laquelle règle Al a et Alb sont les valeurs des angles minimum et maximum définissant la première plage angulaire d'extension de l'ouverture, Tl est la dimension du mélangeur perpendiculairement à l'axe longitudinal du conduit et T2 est la dimension de l'ouverture.

Tel que précédemment mentionné, les valeurs des angles minimum et maximum définissant la première plage angulaire d'extension de l'ouverture sont par exemple de 10° et de 15°.

Selon une forme de réalisation, un jeu est ménagé entre le mélangeur et le conduit suivant une direction transverse par rapport à l'axe longitudinal du conduit. A titre indicatif, le jeu entre le mélangeur et le conduit est compris entre 0,05 mm et 0,15 mm.

Un tel jeu facilite le montage du mélangeur à l'intérieur du conduit et permet notamment d'éviter une détérioration du mélangeur lors d'une telle opération de montage.

Le montage du mélangeur à l'intérieur du conduit est notamment réalisé par introduction du mélangeur suivant l'axe longitudinal du conduit.

Selon une autre forme de réalisation, le mélangeur et la paroi du conduit sont en contact, le mélangeur et la paroi du conduit étant solidaires l'un de l'autre.

Une mise en contact entre le conduit et la paroi du mélangeur est notamment exploitable pour procurer un positionnement relatif entre le conduit et le mélangeur transversalement et/ou axialement suivant l'axe longitudinal du conduit. Le contact entre le mélangeur et le conduit peut être par exemple réalisé à leurs extrémités longitudinales par rapport à l'axe longitudinal du conduit et/ou au moins partiellement en périphérie du mélangeur suivant l'axe longitudinal du conduit.

On notera que le mélangeur et la paroi du conduit peuvent être en contact sur une première partie de leur longueur, et présenter un jeu sur une deuxième partie de leur longueur.

Selon une forme de réalisation, au moins le conduit et la paroi du mélangeur peuvent être en matériau métallique, notamment à base d'aluminium. Le mélangeur et le conduit peuvent ainsi être assemblés l'un à l'autre par brasage, notamment au four. Une telle opération de brasage est effectuée postérieurement au montage du mélangeur dans le conduit, notamment par introduction du mélangeur dans le conduit suivant son axe longitudinal.

Selon une variante, le mélangeur est formé à partir d'un matériau synthétique. Dans ce cas, l'organe de mélange et la paroi du mélangeur peuvent être indépendamment ou conjointement obtenus par moulage, notamment d’un matériau synthétique, en formant un corps unitaire. Selon encore une variante, la paroi du mélangeur est en matériau métallique et l'organe de mélange est en matériau synthétique. On notera que de telles variantes ne font pas obstacle à la mise en contact entre le mélangeur et le conduit.

Le conduit et le mélangeur sont notamment de configuration cylindrique, leur section transverse dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit étant de configuration par exemple circulaire. Dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit, le conduit et le mélangeur peuvent aussi présenter une section transverse de conformation oblongue.

De préférence, le conduit et le mélangeur sont coaxiaux. De telles dispositions permettent de simplifier l'agencement du dispositif de mixage et faciliter son obtention à moindres coûts.

Selon une forme de réalisation, plusieurs orifices sont ménagés le long du conduit.

Diverses configurations de répartitions des orifices le long du conduit peuvent être appliquées. Par exemple, les orifices peuvent être répartis en étant alignés le long de plusieurs droites parallèles à l'axe longitudinal du conduit. Par exemple encore, les orifices peuvent être répartis en quinconce le long du conduit. Par exemple encore, les orifices peuvent être répartis le long d'une ligne configurée en hélice enroulée autour du conduit.

De préférence, les orifices sont alignés suivant une première droite et l'ouverture est alignée suivant une deuxième droite, la première droite et la deuxième droite étant parallèles entre elles, et par exemple parallèles à l'axe longitudinal du conduit. L'organe de mélange est un organe configuré pour perturber un écoulement laminaire d'un fluide, notamment le fluide réfrigérant. Ainsi, l'organe de mélange procure un mélange d'une phase liquide avec une phase gazeuse du fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la troisième chambre. L'organe de mélange est par exemple formé d'un corps poreux. Par exemple encore, l'organe de mélange est formé d'un corps comportant des obstacles, tels que formés par des reliefs par exemple, qui s’opposent à un écoulement laminaire du fluide réfrigérant à l'intérieur du canal délimité par la paroi du mélangeur. L'organe de mélange est par exemple encore constitué d'une mousse formée d'un enchevêtrement de fibres ou de fils.

De préférence, l'organe de mélange est configuré pour diriger le fluide réfrigérant vers la paroi du mélangeur.

Plus particulièrement, l'organe de mélange comporte au moins une rampe de guidage du fluide réfrigérant vers la paroi, et par exemple vers l'ouverture. La rampe est apte à diriger le fluide réfrigérant depuis une zone axiale du canal délimité par la paroi du mélangeur vers au moins une fente et/ou vers au moins un trou ménagés à travers la paroi du mélangeur.

Selon une forme de réalisation, l'organe de mélange comprend une âme porteuse d'au moins une paroi centrifuge apte à diriger le fluide réfrigérant vers la paroi du mélangeur. L'âme est notamment centrée sur l'organe de mélange suivant l'axe longitudinal du conduit. La paroi centrifuge s'étend notamment vers la paroi du mélangeur transversalement et longitudinalement par rapport à l'axe longitudinal du conduit. L'âme de l'organe de mélange est notamment formée d'un arbre autour duquel s'étend au moins une paroi centrifuge qui ménage au moins une rampe de guidage du fluide réfrigérant depuis l'intérieur du canal vers l'ouverture. La paroi centrifuge présente notamment au moins une zone d'inflexion l'inclinant par rapport à l'axe longitudinal du conduit pour diriger le fluide réfrigérant vers l'ouverture.

Selon une forme de réalisation, l'organe de mélange comprend plusieurs parois centrifuges formant chacune au moins une rampe, plusieurs rampes étant réparties le long du mélangeur suivant l'axe longitudinal du conduit. Plusieurs parois centrifuges peuvent être réparties angulairement autour de l'axe longitudinal du conduit, pour diriger le fluide réfrigérant vers au moins une fente et/ou vers au moins un trou qui leur sont affectés.

Selon une forme de réalisation, les parois centrifuges sont de configurations identiques et sont successivement réparties suivant l'axe longitudinal du conduit en étant répétés selon un pas prédéfini. Le pas de répétition des parois centrifuges est notamment prédéfini en fonction des distances de séparation entre au moins deux ouvertures ménagées le long du conduit suivant son axe longitudinal.

Selon une forme de réalisation, l'organe de mélange comprend au moins une paroi centrifuge agencée en au moins une portion d'hélice, par exemple débouchant vers au moins une ouverture qui lui est affectée. Au moins une portion d'hélice est susceptible de déboucher sur au moins une fente et/ou au moins une portion d'hélice est susceptible de déboucher sur au moins un trou.

Plusieurs portions d'hélice peuvent être ménagées par une même paroi centrifuge et/ou être ménagées par plusieurs parois centrifuges.

Les portions d'hélice sont plus spécifiquement réparties suivant l'axe longitudinal du conduit en étant de préférence identiques et répétées selon un pas prédéfini, pour diriger vers l'ouverture des fractions du fluide réfrigérant successivement à distance régulière le long du dispositif de mixage.

Par exemple, l'organe de mélange comprend un corps autour duquel est formé au moins un filet hélicoïdal. Le corps forme l'âme de l'organe de mélange et le ou les filets hélicoïdaux délimitent plusieurs portions d'hélice, au moins une partie des portions d'hélice débouchant vers au moins une ouverture.

Par exemple encore, l'organe de mélange comprend plusieurs corps chacun configurés en une portion d'hélice et successivement aboutés suivant l'axe longitudinal du conduit. Les zones d'aboutement des corps entre eux forment l'âme de l'organe de mélange.

Au moins deux portions d'hélice adjacentes suivant l'axe longitudinal du conduit peuvent être angulairement décalées les unes par rapport aux autres. De telles dispositions permettent de parfaire le mélange à l'intérieur du canal du fluide réfrigérant entre une phase liquide et une phase gazeuse, et/ou de diriger le fluide réfrigérant vers des ouvertures diversement réparties autour de l'axe longitudinal du conduit. L'organe de mélange est potentiellement en matériau synthétique ou encore est potentiellement en matériau métallique. L'organe de mélange et la paroi du mélangeur sont de préférence intégrés pour former un corps unitaire, par brasage ou par moulage.

Selon une forme de réalisation, la bouche d'entrée est ménagée à une première extrémité longitudinale du conduit et communique avec le mélangeur. Une deuxième extrémité longitudinale du conduit est fermée, par exemple par un bouchon ou par un opercule intégré au conduit. L'invention a aussi pour objet un procédé d'assemblage d'un dispositif de mixage tel qu'il vient d'être décrit.

Selon un exemple du procédé de l'invention, l'organe de mélange est introduit par translation à l'intérieur de la paroi du mélangeur suivant un axe longitudinal d'extension du mélangeur. L'organe de mélange et la paroi du mélangeur, ainsi positionnés l'un par rapport à l'autre, peuvent ensuite être solidarisés l'un par rapport à l'autre. Puis, le mélangeur est introduit par translation à l'intérieur du conduit suivant son axe longitudinal. Le mélangeur et le conduit positionnés l'un par rapport à l'autre sont éventuellement ensuite solidarisés l'un à l'autre.

Les solidarisations entre d'une part l'organe de mélange et la paroi du mélangeur et d'autre part entre le mélangeur et le conduit, peuvent être avantageusement réalisées par brasage. Ainsi selon une variante, l'organe de mélange, la paroi du mélangeur et le conduit peuvent être solidarisés les uns aux autres lors d'une même opération de brasage, notamment au four. L'organe de mélange et la paroi du mélangeur sont par exemple positionnés l'un par rapport à l'autre via un détrompeur et/ou via un dispositif de positionnement angulaire et/ou axial interposés entre eux, notamment à l'une au moins de leurs extrémités longitudinales. Le mélangeur et le conduit sont par exemple aussi positionnés l'un par rapport à l'autre via un détrompeur et/ou un dispositif de positionnement angulaire et/ou axial interposés entre eux, notamment à l'une au moins de leurs extrémités longitudinales.

De tels détrompeur et/ou dispositif de positionnement angulaire et/ou axial peuvent avantageusement former des organes d'assemblage intermédiaires, notamment par brasage, d'une part entre l'organe de mélange et la paroi du mélangeur et d'autre part entre le mélangeur et le conduit. L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique comprenant une boîte collectrice logeant un dispositif de mixage conforme à l'invention. L'échangeur thermique comprend aussi des tubes d'un faisceau de tubes débouchant sur la boîte collectrice pour leur alimentation en fluide réfrigérant par le dispositif de mixage.

Selon une forme de réalisation, le dispositif de mixage est logé dans une chambre délimitée par une paroi de la boîte collectrice, un espace de circulation du fluide réfrigérant étant ménagé à l'intérieur de la chambre au moins en partie autour du dispositif de mixage vers des débouchés des tubes du faisceau sur la chambre.

Le fluide réfrigérant évacué hors du dispositif de mixage est apte à circuler à l'intérieur de la chambre au moins en partie autour du dispositif de mixage préalablement à sa distribution vers les tubes du faisceau. Le mélange du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse est ainsi complété lors de sa circulation à l'intérieur de la chambre, préalablement à la distribution du fluide réfrigérant vers les tubes du faisceau.

Selon une forme de réalisation, les débouchés des tubes du faisceau sur la chambre sont ménagés à travers la paroi de la boîte collectrice.

Par exemple selon une forme de réalisation, les tubes sont ménagés entre des plaques empilées suivant l'axe longitudinal du conduit. Les plaques incorporent la boîte collectrice en comportant des œillets délimitant la chambre. Les œillets sont traversés par le dispositif de mixage et sont prolongés par des extensions des plaques ménageant les tubes du faisceau entre elles.

Selon une variante, les tubes du faisceau traversent la paroi de la boîte collectrice, leurs débouchés étant alors disposés à l'intérieur de la chambre. Les débouchés des tubes du faisceau sont disposés à distance du dispositif de mixage et plus particulièrement à distance des orifices. L'échangeur thermique est plus particulièrement configuré pour être utilisé en tant qu’évaporateur. L'échangeur thermique peut être utilisé pour refroidir un flux d'air le traversant ou pour refroidir un liquide dédié au refroidissement d'un organe, tel qu'au moins une batterie d'un véhicule fournissant l'énergie nécessaire au moins en partie à sa propulsion. L'invention a aussi pour objet un circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un compresseur, un condenseur, un dispositif de détente et un échangeur thermique conforme à l'invention, parcourus par un fluide réfrigérant. L'invention a aussi pour objet une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation, ou installation de conditionnement d'air, configurée pour équiper un véhicule. L'installation de conditionnement d'air de l'invention comprend au moins un échangeur thermique conforme à l'invention. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif et pour exemple en relation avec les dessins des planches annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une illustration schématique d'un circuit de circulation d'un fluide réfrigérant participant d'une installation de conditionnement d'air d'un véhicule. - la figure 2 est une illustration schématique d'un échangeur thermique que comporte le circuit schématisé sur la figure 1. - les figures 3 et 4 sont des illustrations d'un dispositif de mixage selon un exemple de réalisation de l'invention, représenté en perspective sur la figure 3 et en coupe transverse sur un orifice, sur la figure 4. - la figure 5, la figure 6 et la figure 7 sont des illustrations partielles de différents exemples de réalisation d'un mélangeur que comprend un dispositif de mixage conforme à l'invention. - la figure 8 est une illustration partielle en coupe transverse d'un exemple de réalisation d'un échangeur thermique équipé du dispositif de mixage représenté sur la figure 3 et la figure 4.

Les figures et leur description exposent l'invention de manière détaillée et selon des modalités particulières de sa mise en œuvre. Elles peuvent bien entendu servir à mieux définir l'invention.

Sur la figure 1, une installation de conditionnement d'air pour un véhicule, notamment automobile, comprend un circuit 1 fermé à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant FR. Sur l'exemple de réalisation illustré, le circuit 1 comprend essentiellement, successivement suivant le sens SI de circulation du fluide réfrigérant FR, un compresseur 2, un condenseur 3 ou refroidisseur de gaz, un organe de détente 4 et au moins un échangeur thermique 5. L'exemple donné d'une architecture minimale du circuit 1 est donné à titre indicatif et n'est pas restrictif quant à la portée de l'invention au regard de diverses architectures potentielles du circuit 1. L'échangeur thermique 5 est par exemple dédié au refroidissement d'un flux d'air FA le traversant, tel qu'illustré sur la figure 2. Un tel flux d'air FA est notamment exploité pour traiter thermiquement l'air de l'habitacle du véhicule ou par exemple encore pour refroidir un organe du véhicule en fonctionnement. Par exemple encore, l'échangeur thermique 5 est dédié au refroidissement d'un liquide exploité pour refroidir un organe du véhicule en fonctionnement, tel qu'une ou plusieurs batteries fournissant l'énergie électrique à une motorisation électrique propulsive du véhicule.

Sur la figure 1 et la figure 2, l'échangeur thermique 5 comprend un faisceau 6 interposés entre une boîte collectrice 7 et une boîte de renvoi 8. La boîte collectrice 7 s'étend suivant une direction longitudinale DI orientée perpendiculairement à une direction D3 d'extension des tubes 12 du faisceau 6 entre la boîte collectrice 7 et la boîte de renvoi 8. La boîte collectrice 7 délimite une chambre 9 alimentée en fluide réfrigérant FR à travers une bouche d'entrée 10. Le fluide réfrigérant FR circule à l'intérieur de l'échangeur thermique 5 pour refroidir au moins les tubes 12 du faisceau 6, puis est évacué hors de l'échangeur thermique 5 à travers une bouche de sortie 11.

Sur l'exemple illustré, la bouche de sortie 11 est ménagée à travers la boîte collectrice 7, ce qui implique que l’échangeur thermique 5 est un échangeur thermique à circulation en « U ». Selon une variante, la bouche de sortie 11 peut être ménagée à travers la boîte de renvoi 8, ce qui implique alors que l’échangeur thermique 5 est un échangeur thermique à circulation en « I ».

Sur la figure 2, l'échangeur thermique 5 est du type à circulation en U du fluide réfrigérant FR. Sur l'exemple illustré, l'échangeur thermique 5 est destiné au refroidissement d’un flux d'air FA. Les tubes 12 du faisceau 6 comportent des ailettes 13 favorisant l'échange thermique entre le flux d'air FA et les tubes 12 du faisceau 6. Le flux d'air FA traverse le faisceau 6 transversalement au plan général PI de l'échangeur thermique 5, en s'écoulant le long des tubes 12.

Le fluide réfrigérant FR circule depuis la boîte collectrice 7 vers une première nappe 12a de tubes 12 du faisceau 6 dédiés à l'alimentation de la boîte de renvoi 8 en fluide réfrigérant FR. Puis le fluide réfrigérant FR circule depuis la boîte de renvoi 8 vers la boîte collectrice 7 à travers une deuxième nappe 12b de tubes 12 du faisceau 6. La première nappe 12a et la deuxième nappe 12b sont superposées suivant le sens de circulation du flux d'air FA à travers l'échangeur thermique 5.

Une telle configuration de l'échangeur thermique 5 rend particulièrement utile l'obtention d'une distribution homogène du fluide réfrigérant FR entre sa phase liquide et sa phase gazeuse et une distribution homogène du fluide réfrigérant FR le long de la boîte collectrice 7 vers chacun des tubes 12 de la première nappe 12a du faisceau 6. L'exemple décrit de l'architecture de l'échangeur thermique 5 et des modalités de circulation du fluide réfrigérant FR entre la boîte collectrice 7 et la boîte de renvoi 8, sont données à titre indicatif et ne sont pas restrictifs quant à la portée de l'invention.

Sur la figure 1 et la figure 2, la chambre 9 loge un dispositif de distribution 18 s'étendant suivant une direction longitudinale D2 parallèle à la direction longitudinale D1 d'extension de la boîte collectrice 7.

Le dispositif de distribution 18 comprend un conduit 14 s'étendant suivant un axe longitudinal Al entre une première extrémité 15 et une deuxième extrémité 16 du dispositif de distribution 18. Le conduit 14 est notamment destiné à procurer une homogénéisation du fluide réfrigérant FR entre sa phase liquide et sa phase gazeuse lors de son évacuation hors du conduit 14. L'axe longitudinal Al du conduit 14 est orienté parallèlement à la direction DI d'extension de la boîte collectrice 7 et définit la direction longitudinale D2 d'extension du dispositif de distribution 18. Le dispositif de distribution 18 est potentiellement centré à l'intérieur de la boîte collectrice 7 tel qu'illustré sur la figure 1. Alternativement, le dispositif de distribution 18 pourra être excentré à l'intérieur de la boîte collectrice 7 par rapport à un axe longitudinal médian A2 d'extension de la boîte collectrice 7.

Le dispositif de distribution 18 comporte une bouche d'entrée 10 pour son alimentation en fluide réfrigérant FR. Sur l'exemple illustré sur la figure 1 et la figure 2, la bouche d'entrée 10 est ménagée à une première extrémité longitudinale du conduit 14. La bouche d'entrée 10 est susceptible de recevoir le fluide réfrigérant FR depuis l'extérieur du dispositif de distribution 18 soit directement soit via un organe de jonction de l'échangeur thermique 5 avec le circuit fluidique 1 illustré sur la figure 1. La deuxième extrémité du conduit 14 est fermée.

Au moins un orifice 17 est ménagé à travers le conduit 14 pour l'évacuation du fluide réfrigérant FR depuis le conduit 14 vers la chambre 9. Le conduit 14 comporte de préférence une pluralité d'orifices 17 ménagés sur au moins une partie de sa longueur pour favoriser l'homogénéisation du fluide réfrigérant FR évacué le long du conduit 14 entre sa phase liquide et sa phase gazeuse.

En se référant aussi à la figure 1 et à la figure 2, un dispositif de mixage 19 illustré sur les figure 3 et 4 est prévu d'être logé à l'intérieur d'une chambre 9 d'une boîte collectrice 7 que comprend un échangeur thermique 5, tel qu'illustré pour exemple sur la figure 8. Comme pour le dispositif de distribution 18 illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif de mixage représenté sur les figures 3 et 4 comprend le conduit 14 pourvu des orifices 17 et de la bouche d'entrée 10. Le dispositif de mixage 19 se distingue néanmoins du dispositif de distribution 18 en intégrant un mélangeur 21 à organe de mélange 22 et paroi 23 de mélangeur.

Sur la figure 3, les orifices 17 sont ménagés le long du conduit 14 suivant une droite L1 parallèle à l'axe longitudinal Al du conduit 14. Le conduit 14 comporte la bouche d'entrée 10 à sa première extrémité longitudinale 15 et est fermé à sa deuxième extrémité longitudinale 16, par exemple par un opercule 20 incorporé au conduit 14.

Sur les figures 3 et 4 et sur les figures 6 et 7, le conduit 14 loge le mélangeur 21 disposé à l'intérieur de l'évidement du conduit 14 ménagé par sa paroi 14a s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal Al du conduit 14. En d'autres termes, la paroi 14a du conduit 14 entoure le mélangeur 21 logé dans le conduit 14 en s'étendant suivant son axe longitudinal Al. Le mélangeur 21 s'étend dans le conduit 14 au moins le long de la partie du conduit 14 comportant les orifices 17.

Sur les exemples illustrés, le mélangeur 21 s'étend suivant un axe longitudinal A3 parallèle à l'axe longitudinal Al du conduit 14. Plus particulièrement, l'axe longitudinal Al du conduit 14 et l'axe longitudinal A3 du mélangeur 21 sont confondus. En d'autres termes, le conduit 14 et le mélangeur 21 sont coaxiaux. Le mélangeur 21 comprend l'organe de mélange 22 entouré par la paroi 23 que comprend le mélangeur 21. La paroi 23 du mélangeur 21 est ainsi placée en interposition entre l'organe de mélange 22 et le conduit 14 suivant une direction transverse DT à l'axe longitudinal Al du conduit 14. Tel que visible sur les figures 4, 6 et 7, la paroi 23 du mélangeur 21 est agencée en un tube délimitant un canal 25 à l'intérieur duquel est disposé l'organe de mélange 22.

Le canal 25 est communiquant avec la bouche d'entrée 10 pour l'admission du fluide réfrigérant FR à l'intérieur du canal 25. Le fluide réfrigérant FR circule ainsi à l'intérieur du canal 25 le long de l'organe de mélange 22 préalablement à son évacuation hors du mélangeur 21 vers les orifices 17.

La paroi 23 du mélangeur 21 comporte au moins une ouverture 26 pour évacuer le fluide réfrigérant FR hors du mélangeur 21 vers les orifices 17. L'ouverture 26 est disposée en vis-à-vis des orifices 17 en s'étendant suivant l'axe longitudinal A3 du mélangeur 21 ou en d'autres termes suivant l'axe longitudinal Al du conduit 14.

Sur les figures 5 et 7, l'ouverture 26 est par exemple configurée en une fente 26b débouchant sur l'ensemble des orifices 17. Sur la figure 6, l'ouverture 26 est par exemple configurée en plusieurs trous 26a débouchant chacun sur un orifice 17. L'ouverture 26 s'étend notamment le long d'une deuxième droite L2 parallèle à l'axe longitudinal Al du conduit 14. En d'autres termes, l'ouverture 26 formée d'au moins une fente 26b et/ou d'une pluralité de trous 26a s'étend le long de la deuxième droite L2.

Sur la figure 4 et considérant un plan perpendiculaire PT à l'axe longitudinal Al du conduit 14, l'épaisseur Cl de la paroi 23 du mélangeur 21 est significativement inférieure à la dimension interne C2 du conduit 14. Plus spécifiquement, l'épaisseur Cl de la paroi 23 du mélangeur 21 est significativement inférieure à la dimension externe C3 de l'organe de mélange 22 qui détermine la section passage transverse du fluide réfrigérant FR à l'intérieur du conduit dans sa partie comportant les orifices 17. A titre indicatif, l'épaisseur de la paroi 23 est inférieure à 30% de la dimension externe de l'organe de mélange 22. Cette épaisseur de la paroi 23 est également inférieure à 30% de section interne transverse du conduit 14.

Toujours dans un plan perpendiculaire PT à l'axe longitudinal Al du conduit 14, l'ouverture 26 s'étend autour de l'axe longitudinal Al du conduit 14 sur une première plage angulaire PA1 définie par un premier angle Bl. Les orifices s'étendent chacun autour de l'axe longitudinal Al du conduit 14 sur une deuxième plage angulaire PA2 définie par un deuxième angle B2.

La première plage angulaire PA1 est significativement supérieure à la deuxième plage angulaire PA2, en étant définie par un premier angle Bl compris plus ou moins entre 10° et 15°. La valeur de l'angle Bl est notamment à relativiser par rapport à la dimension du mélangeur 21 perpendiculairement à l'axe longitudinal Al du conduit 14, qui est sensiblement égale, à un jeu J1 de tolérance près, à la dimension interne C2 du conduit 14.

Le jeu J1 est ménagé entre le mélangeur 21 et le conduit 14, pour faciliter leur montage l'un dans l'autre par introduction et coulissement en translation du mélangeur 21 à l'intérieur du conduit 14. Dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal Al du conduit 14, la valeur du jeu J1 est à titre indicatif de l'ordre comprise entre 0,05 mm et 0,15 mm. La valeur indiquée du jeu J1 n'est pas restrictive et est notamment à relativiser en fonction de la dimension interne C2 du conduit 14.

Sur les figures 4 à 7, l'organe de mélange 22 est configuré pour diriger le fluide réfrigérant FR vers la paroi 23 du mélangeur 21 et forcer son passage à travers l'ouverture 26. Par exemple tel que visible sur la figure 5, l'organe de mélange 22 ménage des rampes 27 de guidage du fluide réfrigérant FR vers la périphérie de l'organe de mélange 22, ce qui permet de diriger le fluide réfrigérant FR vers l'ouverture 26, par exemple ici en forme de fente 26b. A cet effet, l'organe de mélange 22 comprend une âme 28 munie d'au moins une paroi centrifuge 29a, 29b, 29c configurée pour diriger le fluide réfrigérant FR depuis une zone centrale du canal 25 vers une zone périphérique de l'organe de mélange 22. Le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du canal 25 est ainsi apte à être guidé vers l'ouverture 26 depuis une zone centrale du mélangeur 21 pour son évacuation hors du mélangeur 21 à sa périphérie à travers l'ouverture 26.

Les parois centrifuges 29a, 29b, 29c s'étendent au moins en partie le long du mélangeur 21 et transversalement à son axe longitudinal A3, en autorisant une circulation du fluide réfrigérant FR à l'intérieur du canal 25 le long de l'organe de mélange 22.

Sur les exemples illustrés sur les figures 4 à 7, les mélangeurs 21 comprennent N parois centrifuges, telles que les parois centrifuges référencées 29a, 29b, 29c pour exemple. Les parois centrifuges 29a, 29b, 29c ménagent successivement les rampes 27 de guidage du fluide réfrigérant FR vers la périphérie de l'organe de mélange 22, tel qu'illustré sur la figure 5.

Sur les figures 4, et 6 à 8, l'organe de mélange 22 comprend plusieurs parois centrifuges 29a, 29b, 29c qui sont par exemple chacune conformées en hélice hélicoïdale enroulée autour de l'âme 28. Les parois centrifuges 29a, 29b, 29c sont notamment agencées chacune en une aile hélicoïdale qui s'enroule autour de l'âme 28 de l'organe de mélange 22.

Les enroulements des parois centrifuges 29a, 29b, 29c autour de l'âme 28 sont à pas identiques. Les parois centrifuges 29a, 29b, 29c sont décalées les unes par rapport aux autres angulairement autour de l'axe longitudinal A3 du mélangeur 21 et subsidiairement longitudinalement suivant l'axe longitudinal A3 du mélangeur, pour ménager un chemin de circulation du fluide réfrigérant FR entre elles. Les parois centrifuges 29a, 29b, 29c peuvent éventuellement être continues le long du mélangeur en délimitant entre elles des filets de circulation du fluide réfrigérant.

Sur la figure 5, l'organe de mélange 22 comprend plusieurs parois centrifuges 29a, 29b, 29c conformées en portions d'hélices hélicoïdales qui sont réparties successivement le long de l'axe longitudinal A3 du mélangeur 21, suivant un pas P2 déterminé de répétition. Les portions d'hélice formées par les parois centrifuges 29a, 29b, 29c sont notamment identiques et réparties à pas P2 constant suivant l'axe longitudinal A3 du mélangeur 21, en étant angulairement décalées les unes par rapport aux autres. Sur l'exemple particulier illustré sur la figure 5, l'enroulement des portions hélices hélicoïdales formant les parois centrifuges 29a, 29b, 29c est potentiellement inversé entre au moins deux portions d'hélices successives suivant l'axe longitudinal A3 du mélangeur 21.

Les parois centrifuges 29a, 29b, 29c sont notamment chacune formées d'un corps agencé en portion d'hélice hélicoïdale, ces portions d'hélice hélicoïdale étant ici discontinues. Chacune des portions d'hélice hélicoïdale formant les parois centrifuges 29a, 29b, 29c débouchent vers l'ouverture 26. Sur l'exemple illustré, l'ouverture 26 est formée d'une fente 26b s'étendant suivant la deuxième droite L2. Selon une variante, l'ouverture peut être formée d'une pluralité de trous 26a alignés suivant la deuxième droite L2, ou une combinaison de plusieurs trous 26a et d’une ou plusieurs fentes 26b.

Sur la figure 8, un échangeur thermique 5 comprend une boîte collectrice 7 munie du dispositif de mixage 19 représenté sur la figure 4. La boîte collectrice 7 comprend une paroi 7a qui délimite une chambre 9 logeant le dispositif de mixage 19. L'échangeur thermique 5 comprend des tubes 12 d'un faisceau 6 qui sont à alimenter en fluide réfrigérant FR et qui débouchent à cet effet sur la chambre 9.

Les tubes 12 du faisceau 6 sont disposés successivement suivant l'axe longitudinal Al du conduit 14. Sur l'exemple illustré, les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 sont ménagés à travers la paroi 7a de la boîte collectrice 7. Le conduit 14 comporte plusieurs orifices 17 alignés suivant l'axe longitudinal Al du conduit et orientés diamétralement à l'opposé des débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 par rapport à l'axe longitudinal du conduit 14.

Le fluide réfrigérant FR admis dans le conduit 14 est introduit à l'intérieur du canal 25 et traverse le mélangeur 21. L'organe de mélange 22 provoque une première étape de mélange du fluide réfrigérant FR entre une phase liquide et une phase gazeuse. L'organe de mélange 22 dirige vers l'ouverture 26 des fractions successives du fluide réfrigérant FR le long du conduit 14. Le fluide réfrigérant FR est alors évacué hors du mélangeur 21 à travers l'ouverture 26 puis hors du dispositif de mixage 19 à travers les orifices 17.

La pulvérisation du fluide réfrigérant FR à travers les orifices 17 procure une deuxième étape de mélange du fluide réfrigérant FR entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. Puis le fluide réfrigérant FR circule à l'intérieur de la chambre 9 au moins en partie autour du dispositif de mixage 19 vers les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6.

Les positions relatives diamétralement opposées entre les orifices 17 et les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 permettent d'optimiser le chemin de circulation du fluide réfrigérant FR à l'intérieur de la chambre 9. Ainsi, un mélange entre une phase liquide et une phase gazeuse du fluide réfrigérant FR est procuré dans une troisième étape lors de sa circulation à l'intérieur de la chambre 9.

Le mélange du fluide réfrigérant FR entre une phase liquide et une phase gazeuse réalisé en plusieurs étapes successives, notamment au moins au nombre de trois, est obtenu particulièrement performant. L'homogénéité et la fiabilité de la distribution du fluide réfrigérant FR vers chacun des tubes 12 du faisceau 6 sont aussi obtenues performantes. Le rendement de l'échangeur thermique 5 en est ainsi significativement amélioré.

La description qui précède explique clairement comment l’invention permet d’atteindre les objectifs qu’elle s’est fixés et notamment de proposer un dispositif de mixage qui homogénéise la répartition du fluide réfrigérant le long de la boîte collectrice pour garantir une admission quasi-identique de fluide réfrigérant dans chaque tube du faisceau que comporte l'échangeur thermique. En outre, l'organisation structurelle du dispositif de mixage lui confère une adaptabilité aisée pouvant être réalisée à moindres coûts selon l'agencement d'un échangeur thermique spécifique, notamment au regard du nombre de tubes du faisceau qu'il comporte.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier au dispositif de mixage selon l’invention, notamment en ce qui concerne les modalités d'intégration du dispositif de mixage dans la boîte collectrice. Le dispositif de mixage qui vient d’être décrit à titre d’exemple non limitatif et son usage seront constitués dès lors que le dispositif de mixage comportera un conduit logeant un mélangeur comprenant au moins un organe de mélange entouré d'une paroi interposée entre le conduit et l'organe de mélange.

En tout état de cause, l’invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s’étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.

Claims (17)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de mixage (19) destiné à mélanger une phase gazeuse avec une phase liquide d'un fluide réfrigérant (FR) et configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice (7) d'un échangeur thermique (5), le dispositif de mixage (19) comprenant un conduit (14) d'axe longitudinal (Al) pourvu d'une bouche d'entrée (10) pour l'admission du fluide réfrigérant (FR) dans le conduit (14) et d'au moins un orifice (17) pour la pulvérisation du fluide réfrigérant (FR) hors du conduit (14), le conduit (14) logeant un mélangeur (21 ) comprenant au moins un organe de mélange (22) du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du conduit (14) et au moins une paroi (23) qui entoure l'organe de mélange (22) en interposition entre l'organe de mélange (22) et le conduit (14).
2. 2. Dispositif de mixage (19) selon la revendication précédente, dans lequel la paroi (23) du mélangeur (21) est structurée en organe de rigidification de l'organe de mélange (22).
3. 3. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi (23) du mélangeur (21) forme un organe de canalisation du fluide réfrigérant (FR) apte à guider le fluide réfrigérant (FR) circulant dans le conduit (14) le long de l'organe de mélange (22) et à le diriger vers l'orifice (17) pour son évacuation hors du conduit (14).
4. 4. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi (23) du mélangeur (21) est ajourée pour autoriser le passage du fluide réfrigérant (FR) depuis l'organe de mélange (22) vers l'orifice (17).
5. 5. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi (23) du mélangeur (21) comporte au moins une ouverture (26) à travers laquelle le fluide réfrigérant (FR) est apte à circuler depuis l'organe de mélange (22) vers ledit au moins un orifice (17).
6. 6. Dispositif de mixage (19) selon la revendication 5, dans lequel l'ouverture (26) est disposée en vis-à-vis d'au moins un orifice (17).
7. 7. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, dans lequel l'ouverture (26) est formée par une fente (26b) débouchant sur plusieurs orifices (17) que comporte le conduit (14).
8. 8. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel l'ouverture (26) est formée de plusieurs trous (26a), chaque trou (26a) débouchant sur au moins un orifice (17) parmi plusieurs orifices (17) que comporte le conduit (14).
9. 9. Dispositif de mixage (19) l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel dans un plan perpendiculaire (PT) à l'axe longitudinal (Al) du conduit (14) et pour une ouverture (26) débouchant sur un nombre N d'orifices (17), la section de l'ouverture (26) est comprise entre 10% et 30% des sections cumulées des N orifices (17).
10. 10. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur (Cl) de la paroi (23) du mélangeur (21) est inférieure à 30% de la dimension de l'organe de mélange (22), mesurées dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (Al) du conduit (14).
11. 11. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un jeu (Jl) est ménagé entre le mélangeur (21) et le conduit (14) suivant une direction transverse (DT) par rapport à l'axe longitudinal (Al) du conduit (14).
12. 12. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mélangeur (21) et la paroi (14a) du conduit (14) sont en contact, le mélangeur (21) et la paroi (14a) du conduit (14) étant solidaires l'un de l'autre.
13. 13. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit (14) et le mélangeur (21) sont coaxiaux.
14. 14. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs orifices (17) sont ménagés le long du conduit (14).
15. 15. Dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de mélange (22) est configuré pour diriger le fluide réfrigérant (FR) vers la paroi (23) du mélangeur (21).
16. 16. Echangeur thermique (5) comprenant une boîte collectrice (7) logeant un dispositif de mixage (19) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, et comprenant des tubes (12) d'un faisceau (6) de tubes (12) débouchant sur la boîte collectrice (7) pour leur alimentation en fluide réfrigérant (FR) par le dispositif de mixage (19).
17. 17. Echangeur thermique (5) selon la revendication 16, dans lequel le dispositif de mixage (19) est logé dans une chambre (9) délimitée par une paroi (7a) de la boîte collectrice (7), un espace de circulation du fluide réfrigérant (FR) étant ménagé à l'intérieur de la chambre (9) au moins en partie autour du dispositif de mixage (19) vers des débouchés (24) des tubes (12) du faisceau (6) sur la chambre (9).