WO2018100302A1 - Dispositif d'homogénéisation de la distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur de tubes d'un échangeur de chaleur constitutif d'un circuit de fluide réfrigérant - Google Patents

Dispositif d'homogénéisation de la distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur de tubes d'un échangeur de chaleur constitutif d'un circuit de fluide réfrigérant Download PDF

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WO2018100302A1
WO2018100302A1 PCT/FR2017/053304 FR2017053304W WO2018100302A1 WO 2018100302 A1 WO2018100302 A1 WO 2018100302A1 FR 2017053304 W FR2017053304 W FR 2017053304W WO 2018100302 A1 WO2018100302 A1 WO 2018100302A1
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WO
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distribution
heat exchanger
duct
sheath
refrigerant
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/053304
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Kamel Azzouz
Julien Tissot
Jérémy BLANDIN
Patrick LEBLAY
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Valeo Systemes Thermiques
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
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    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/028—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using inserts for modifying the pattern of flow inside the header box, e.g. by using flow restrictors or permeable bodies or blocks with channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators

Definitions

  • the field of the present invention is that of the heat exchangers constituting a refrigerant circuit.
  • the subject of the invention is a device for homogenizing the distribution of a refrigerant fluid inside tubes of such a heat exchanger. It should be noted that the concept of tubes may comprise either a tube made in one piece or an assembly of two plates forming a tube.
  • a motor vehicle is commonly equipped with a ventilation, heating and / or air conditioning system for heat treating the air present or sent inside a passenger compartment of the motor vehicle.
  • a ventilation, heating and / or air conditioning system for heat treating the air present or sent inside a passenger compartment of the motor vehicle.
  • an installation is associated with a closed circuit inside which circulates a refrigerant fluid.
  • the refrigerant circuit comprises successively a compressor, a condenser or gas cooler, an expansion member and a heat exchanger.
  • the heat exchanger is housed inside the ventilation, heating and / or air conditioning system to allow a heat exchange between the refrigerant and a flow of air circulating inside said installation, previously a delivery of the air flow inside the passenger compartment.
  • heat exchanger is used as an evaporator to cool the air flow.
  • the refrigerant is compressed inside the compressor, then the cooling fluid is cooled inside the condenser or gas cooler, then the refrigerant is expanded within the expansion device and finally the refrigerant captures calories to the airflow inside the heat exchanger.
  • the refrigerant fluid, at the outlet of the expansion member and at the inlet of the heat exchanger, is in the two-phase state and is present in a liquid phase and a gaseous phase.
  • the heat exchanger comprises a header and a return box between which a bundle of tubes is interposed.
  • the refrigerant is admitted inside the heat exchanger through an inlet mouth that includes the manifold. Then, the coolant flows between the manifold and the gearbox by borrowing the tubes of the beam.
  • a general problem posed lies in the difficulty of feeding the tubes of the bundle homogeneously with respect to the different phases, liquid and gaseous, of the refrigerant fluid.
  • a heterogeneity of supply of refrigerant fluid tubes of the beam generates a heterogeneity of the temperature of the air flow through the heat exchanger. This heterogeneity is likely to induce untimely and undesired temperature differences between zones of the passenger compartment, which is detrimental.
  • the document US2015 / 0121950 proposes to house, inside the manifold, a device for homogenizing the distribution of the refrigerant fluid inside the tubes of the bundle.
  • This device comprises a conduit provided with a plurality of orifices.
  • the conduit has a first end portion which is in connection with a first inlet mouth of the refrigerant fluid inside the heat exchanger.
  • the conduit is arranged in a cylindrical tube delimiting an internal volume in one piece within which circulates the refrigerant fluid.
  • the coolant in the liquid phase is projected through the orifices formed through the conduit in the form of droplets.
  • Such an organization is not optimal from the point of view of the homogenization of the coolant distribution inside the heat exchanger. More particularly, the tubes of the beam farthest from the first end portion are frequently underfed with refrigerant fluid.
  • An object of the invention is to perfect the homogeneity of the coolant distribution inside the heat exchanger, in order to improve its efficiency and efficiency, in order to deliver inside the passenger compartment. a flow of air at the desired temperature.
  • Another object of the invention is to improve the distribution of refrigerant inside the heat exchanger, including when the latter is present inside the heat exchanger in two distinct phases, liquid. and gas, in respective variable proportion.
  • Another object is to propose a device for distributing a refrigerant fluid inside the tubes of the bundle which provides an equivalent supply of refrigerant fluid to the tubes of the bundle, including those furthest away from the first end portion. duct, which receives the first coolant.
  • a device of the present invention is a device for homogenizing the distribution of a refrigerant fluid inside tubes of a heat exchanger.
  • the homogenization device of the distribution comprises a conduit provided with at least one window through which the coolant is able to enter the interior of the conduit.
  • the conduit is made of a porous material.
  • the homogenizing device advantageously comprises at least one of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • the duct is arranged in a tube which is arranged around an axis of symmetry; the duct extends longitudinally, for example rectilinear or curved,
  • the duct is of circular cross section
  • the conduit comprises an inner face which borders an inner space and an outer face through which the coolant is able to exit the conduit. At least one surface of the internal face is able to be traversed by the coolant, to enter a thickness of the conduit,
  • the conduit houses a sheath provided with at least one orifice
  • the sheath is provided with a plurality of orifices arranged along at least one generatrix, the sheath is provided with a plurality of orifices arranged along at least one rectilinear line parallel to the axis of symmetry of the duct,
  • the sheath is arranged in a tube which is arranged around an axis of elongation which coincides with the axis of symmetry,
  • the generator is shaped in a circle whose center is located on the axis of symmetry.
  • the sheath and the duct are thus concentric,
  • the sheath comprises an external surface which is in contact with the internal face of the duct
  • the sheath is of a first thickness which is smaller than a second thickness of the duct
  • the sheath accommodates a mixing member.
  • the present invention also relates to a manifold delimiting a first chamber housing at least one such homogenization device of the distribution.
  • the present invention also relates to a heat exchanger comprising such a header and a return box between which is interposed a bundle of tubes.
  • the present invention also relates to a refrigerant circuit comprising at least one such heat exchanger.
  • the present invention also relates to a use of such a heat exchanger as an evaporator housed inside a housing of a ventilation system, heating and / or air conditioning equipping a motor vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic illustration of a refrigerant circuit comprising a heat exchanger of the present invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic perspective illustration of a first embodiment of a heat exchanger illustrated in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic perspective illustration of a second variant embodiment of the heat exchanger illustrated in FIG.
  • FIG. 4 is a diagrammatic perspective illustration of a first alternative embodiment of a device for homogenizing the distribution of the refrigerant fluid for equipping the heat exchanger shown in FIGS. 2 or 3;
  • FIG. 5 is a diagrammatic sectional illustration of the homogenization device illustrated in FIG. 4,
  • FIG. 6 is a schematic perspective illustration of a second alternative embodiment of a device for homogenizing the distribution of the refrigerant fluid intended to equip the heat exchanger shown in FIGS. 2 or 3,
  • FIG. 7 is a diagrammatic sectional illustration of the homogenization device illustrated in FIG. 6,
  • FIG. 8 is a schematic illustration in exploded view of the homogenization device illustrated in FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 1 there is shown a closed circuit 1 inside which circulates a refrigerant fluid FR.
  • the refrigerant circuit 1 successively comprises, in a direction SI of circulation of the refrigerant fluid FR inside the refrigerant circuit 1, a compressor 2 for compressing the refrigerant fluid FR, a condenser or a gas cooler 3 for cooling the refrigerant FR, an expansion member 4 within which the cooling fluid FR undergoes expansion and a heat exchanger 5.
  • the heat exchanger 5 is housed inside a housing 6 of a ventilation system 7, heating and / or air conditioning inside which circulates a flow of air.
  • the heat exchanger 5 allows a heat transfer between the refrigerating fluid FR and the airflow FA coming into contact with it and / or passing through it, as illustrated in FIG. 2.
  • the heat exchanger 5 is used as an evaporator to cool the air flow FA, during the passage of the air flow FA to the contact and / or from one side of the heat exchanger 5.
  • the heat exchanger 5 comprises a manifold 8 and a gearbox 9 between which a tube bundle 10, 10a, 10b is interposed.
  • the heat exchanger 5 extends parallel to a first plane PI containing the manifold 8, the bundle of tubes 10, 10a, 10b and the return box 9.
  • the manifold 8 overhangs the bundle of tubes 10, 10a, 10b, which are themselves located above the return box 9, in particular in the position of use of the heat exchanger 5 mounted inside the housing 6.
  • the manifold 8 is an upper box of the heat exchanger 5 while the return box 9 is a lower box of the heat exchanger 5.
  • the airflow FA flows through the heat exchanger 5 in a direction preferably orthogonal to the first plane Pl.
  • the tubes 10, 10a, 10b are for example rectilinear and extend along a first axis of general extension Al between the manifold 8 and the gearbox 9.
  • the manifold 8 extends along a second axis of extension A2 and the return box 9 extends along a third axis of general extension A3.
  • the second axis of general extension A2 and the third axis of general extension A3 are parallel to each other, being orthogonal to the first axis of general extension Al.
  • the bundle of tubes 10, 10a, 10b is provided with fins 15 which are interposed between two successive tubes 10, 10a, 10b, to promote a heat exchange between the air flow FA and the tubes 10, 10a, 10b, during a passage of the air flow FA through the air heat exchanger 5, the airflow FA flowing in a direction substantially orthogonal to the first plane Pl.
  • the heat exchanger 5 comprises a first mouth 16 through which the refrigerant fluid FR enters the interior of the heat exchanger 5.
  • the first mouth 16 constitutes an intake port of the refrigerant fluid FR in a first chamber 13 , which is delimited inside the manifold 8.
  • the heat exchanger 5 comprises a second mouth 17 through which the coolant FR is discharged out of the heat exchanger 5.
  • the heat exchanger 5 is a heat exchanger inside. which refrigerant FR flows in a path arranged in "I".
  • the tubes 10 are arranged parallel to each other and are aligned inside the first plane Pl.
  • the tubes 10 extend between a first end 101 which is in fluid communication with the deflection box 9 and a second end 102 which is in In other words, the gearbox 9 forms the base of the "I" while the manifold 8 forms the top of the "I".
  • the second mouth 17 equips the return box 9.
  • the refrigerant fluid FR enters the interior of the heat exchanger 5 through the first mouth 16 that includes the manifold 8. Then, the refrigerant fluid FR is distributed along the manifold 8 along the second extension axis A2 by a homogenization device of the distribution 18. Then, the refrigerant fluid FR flows between the manifold 8 and the return box 9 by borrowing the 10. Finally, the refrigerant FR is discharged out of the heat exchanger 5 through the second mouth 17 of the return box 9.
  • the heat exchanger is a heat exchanger inside which the refrigerant fluid FR flows in a path arranged in "U".
  • the tubes 10a, 10b are arranged parallel to each other by being distributed in two plies 11, 12, including a first ply 11 of first tubes 10a and a second ply 12 of second tubes 10b.
  • the first ply 11 and the second ply 12 are formed inside respective planes which are parallel to each other and parallel to the first plane Pl.
  • the first tubes 10a of the first ply 11 extend between a first end 101 which is in fluid communication with the return box 9 and a second end 102 which is in fluid communication with the first chamber 13.
  • the second tubes 10b of the second ply 12 extend between a third end 103 which is in fluid communication with the deflection box 9 and a fourth end 104 which is in fluid communication with a second chamber 14, also delimited inside the manifold 8.
  • the first chamber 13 and the second chamber 14 are contiguous and sealed with each other.
  • the first chamber 13 extends along a fourth axis of general extension A4 and the second chamber 14 extends along a fifth axis of general extension A5.
  • the fourth axis of general extension A4 and the fifth axis of general extension A5 are parallel to each other and parallel to the second axis of general extension A2.
  • the fourth axis of general extension A4 and the fifth axis of general extension A5 together define a second plane P2, which is preferably orthogonal to the first plane P1.
  • the reference box 9 forms the base of the "U” whereas that the first ply 11 and the second ply 12 of tubes 10a, 10b form the branches of the "U", the first chamber 13 and the second chamber 14 forming the ends of the "U".
  • the second mouth 17 equips the second chamber 14 of the header box 8.
  • the refrigerant fluid FR enters the inside of the heat exchanger 5 through the first mouth 16 of the first chamber 13, being distributed along the manifold 8 according to the second axis of general extension A2 by the homogenization device of the distribution 18. Then, the refrigerant fluid FR s' flows between the first chamber 13 of the manifold 8 and the return box 9 by borrowing the first tubes 10a of the first ply 11. Then, the refrigerant FR flows between the return box 9 and the second chamber 14. borrowing the second tubes 10b of the second ply 12. Finally, the refrigerant FR is discharged out of the heat exchanger 5 through the second mouth 17, after having passed through the second room 14.
  • a first tube 10a of the first ply 11 is aligned with a second tube 10b of the second ply 12 inside a third plane P3 which is perpendicular to the first plane P1 and which is parallel to the first axis of general extension Al.
  • the manifold 8 houses the homogenization device of the distribution 18 of the refrigerant FR inside the tubes 10, 10a, 10b.
  • a homogenization device of the distribution 18 is intended to homogeneously distribute the refrigerant fluid FR, in the two-phase liquid-gas state, along the manifold 8 and ultimately within the set of tubes 10, 10a, 10b.
  • Such a homogenization device of the distribution 18 is more particularly intended to homogeneously distribute the refrigerant fluid FR inside the heat exchanger 5, including when the fluid FR refrigerant is present inside the heat exchanger 5 in two separate phases, liquid and gas, in respective variable proportion.
  • the homogenization device of the distribution 18 comprises, for example, a duct 19 extending along a sixth axis of general extension A6, parallel to or even coincidental with the second axis of extension. A2 and / or the fourth axis of general extension A4, between a first end portion 20 and a second end portion 21 of the duct 19. It will be noted that any element extending along the sixth axis general extension A6 which is defined by the largest dimension of the duct 19. It is termed transversal any element which extends inside a transverse plane Pt which is orthogonal to the general extension axis A6. Referring more specifically to FIGS. 4 and 6, the first end portion
  • the first end portion 20 is formed of one end of the conduit 19, while the second end portion 21 is formed of the other end of the conduit 19, longitudinally opposite the first end portion 20.
  • the first end portion 20 is intended to be placed in fluid communication with the first mouth 16 of the heat exchanger 5.
  • the first mouth 16 houses the duct 19, the first end portion 20 of which is in fluid communication with a duct of the refrigerant circuit 1.
  • the second end portion 21 is blind and forms a cul-de-sac with regard to the circulation of the refrigerant fluid FR inside the conduit 19.
  • the duct 19 is for example formed in a cylinder tube, or in a parallelepipedal tube or in any other form having an axis of symmetry A7, which is preferably parallel to or even coincidental with the sixth axis of general extension A6.
  • the duct 19 comprises a peripheral wall 23 which is of cylindrical cross section when the duct 19 is in the form of a cylinder of parallelepipedal cross section when the duct 19 is a parallelepiped.
  • the peripheral wall 23 is the one that gives the overall external shape of the duct 19.
  • the conduit 19 constitutes an envelope which delimits an internal space 24 around which the conduit 19 is formed.
  • the duct 19 borders the internal space 24 that the duct 19 surrounds.
  • the internal space 24 is for example cylindrical or parallelepipedic, or of any other shape formed around the axis of symmetry A7.
  • the peripheral wall 23 of the duct 19 has an inner face 23a which abuts and delimits the internal space 24, the inner face 23a preferably being of circular cross section.
  • the peripheral wall 23 also has an outer face 23b which is interposed between the peripheral wall 23 and an external environment E to the duct 19.
  • the outer face 23b is the face of the duct 19 through which the refrigerant FR is discharged out of the duct 19
  • the outer face 23b forms a discharge face of the refrigerant FR outside the conduit 19.
  • the conduit 19 is provided with two end walls 27, 28, including a first end wall 27 equipping the first end portion 20 and a second end wall. 28 equipping the second end portion 21.
  • the first end wall 27 and the second end wall 28 are for example flat and formed along the transverse plane Pt orthogonal to the sixth axis of general extension A6 and / or the axis of symmetry A7.
  • the first end wall 27 and the second end wall 28 are for example derived from a lid at least partially covering the collecting box 8.
  • the first end wall 27 is equipped with at least one window 29 for the admission of the refrigerant fluid FR into the interior space 24.
  • the first end wall 27 of the duct 19 is equipped with the window 29 which is for example in fluidic relation with the first mouth 16 to admit the refrigerant fluid FR inside the heat exchanger 5 via the conduit 19.
  • the conduit 19 is made of a porous material.
  • the thickness and the length of this duct 19 are formed by the porous material.
  • a porous material is in particular a cellular material which allows an orderly and disordered diffusion and circulation of the refrigerating fluid FR through the conduit 19.
  • the cellular material has an open porosity, which provides a plurality of traffic paths from the internal space 24 of the conduit 19 to an external environment E to the conduit 19, that is to say in the thickness of the conduit 19.
  • the porous material offers a multitude of circulation paths between the inner face 23a of the duct 19 and the outer face 23b of the duct 19.
  • the porous material is for example a foam formed of metal and / or synthetic fibers which delimit the circulation paths.
  • the porous material is for example still an agglomerate formed of globally ovoid or spherical aggregates which delimit the circulation paths.
  • the porous material is indifferently formed of a metallic material, aluminum in particular, or of a ceramic material whose elements are welded and / or glued together.
  • the porous material is a steel wool.
  • the duct 19 houses a sheath 25.
  • the sheath 25 is preferably of the same conformation as the duct 19.
  • the sheath 25 is for example formed in a cylinder tube, or in a parallelepipedal tube or in any other form having an axis of elongation A9, which is preferably parallel, or even coincident, with the axis of symmetry A7.
  • the sheath 25 comprises an outer surface 25a which is of cylindrical cross section when the sheath 25 is formed into a cylinder, of parallelepipedal cross section when the sheath 25 is a parallelepiped.
  • the outer surface 25a is the one that gives the overall external shape of the duct 19.
  • the outer surface 25a of the sheath 25 is in contact with the inner wall 23a of the duct 19.
  • the duct 19 forms an envelope of the sheath 25 which surrounds and encloses the sheath 25.
  • the sheath 25 is embedded inside the conduit 19.
  • the sheath 25 is for example made of a metal material, including aluminum.
  • the sheath 25 has a support function with respect to the conduit 19. In fact, the porous nature of the latter may imply a lack of rigidity, which the sheath 25 provides by offering a mechanical strength to the conduit 19.
  • the sheath 25 is of a first thickness Epi which is preferentially smaller than a second thickness Ep2 of the duct 19, as illustrated in FIG. 7.
  • the thicknesses Ep1 and Ep2 are measured radially between the internal face 23a and the external face 23b of the duct 19 for regards the second thickness EP2, and between the outer surface 25a and an inner surface 25b of the sheath 25, with respect to the first EPI thickness.
  • the sheath 25 comprises at least one orifice 22 and preferably orifices 22 which are formed through the sheath 25.
  • the orifices 22 are for example orifices of circular section, but are likely to be of any conformation, rectangular , elliptical, oblong in particular.
  • the orifices 22 are preferably aligned in at least one generatrix G.
  • the generatrix G is for example a circle, a center C of which is arranged on the axis of symmetry A7 of the conduit 19, as illustrated in FIG. 8.
  • the generator G is for example still a helix whose axis is coincident with the axis of symmetry A7.
  • the generators G are equidistant from each other. According to another variant, the generators G are distant from each other by a variable distance.
  • the generatrices G are for example orifices of circular section, but are likely to be of any conformation, rectangular, elliptical, oblong in particular.
  • the orifices 22 are aligned along a straight line that extends parallel to, or substantially parallel to, the axis of symmetry A7 of the duct 19.
  • at least one line of orifices is formed. 22, and advantageously several rows of orifices 22.
  • the refrigerating fluid FR penetrating inside the heat exchanger 5 enters inside the internal space 24 by taking the window 38 formed through the first end wall 27. Then, the refrigerating fluid FR spreads inside the internal space 24. Then, the refrigerant FR borrows the orifices 22 to flow out of the sheath 25, then takes the circulation paths defined by the porous material, to flow out of the conduit 19 to the first chamber 13. Then, the refrigerant FR flows through the bundle of tubes 10, 10a, 10b, as described above, to the return box 9 , to be discharged out of the heat exchanger 5 via the second mouth 17.
  • the refrigerant fluid FR encounters multiple obstacles made by the porous material and which promote mixing between its liquid and gas phases.
  • such a duct 19 promotes homogenization of the distribution of the refrigerant fluid FR inside the tubes 10, 10a, 10b.
  • the refrigerating fluid FR is all the better sprayed, and homogeneously, during its passage through the conduit 19 made of porous material that the two phases of the refrigerant fluid FR, liquid and gas, are mixed by a mixing member 30 for example housed inside the sheath 25, in order to then supply homogeneously the bundle of tubes 10, 10a, 10b.
  • the mixing member 30 allows a longitudinal distribution of the refrigerant fluid FR which is homogeneous along the axis of symmetry A7, the spraying of the refrigerant fluid FR through the orifices 22 and / or through the porous material constituting the duct 19 being performed in a second time, after homogenization of the refrigerant fluid FR in the internal space 24, which ensures a better homogeneous distribution of the refrigerant fluid FR at the outlet of the duct 19, and consecutively inside of the heat exchanger 5.

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) du fluide réfrigérant à l'intérieur de tubes d'un échangeur de chaleur. Le dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) comprend un conduit (19) pourvu d'au moins une fenêtre par laquelle le fluide réfrigérant est apte à entrer à l'intérieur du conduit (19). Le conduit (19) est réalisé en un matériau poreux. Le conduit (19) loge une gaine (25). La gaine (25) loge un organe de mixage (30).

Description

Dispositif d'homogénéisation de la distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur de tubes d'un échangeur de chaleur constitutif d'un circuit de fluide réfrigérant Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur constitutifs d'un circuit de fluide réfrigérant équipant un véhicule automobile. L'invention a pour objet un dispositif d'homogénéisation de la distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur de tubes d'un tel échangeur de chaleur. II est à noter que la notion de tubes peut comprendre soit un tube fait d'une seule pièce, soit un assemblage de deux plaques formant un tube.
Un véhicule automobile est couramment équipé d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour traiter thermiquement l'air présent ou envoyé à l'intérieur d'un habitacle du véhicule automobile. Pour ce faire, une telle installation est associée à un circuit fermé à l'intérieur duquel circule un fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant comprend successivement un compresseur, un condenseur ou refroidisseur de gaz, un organe de détente et un échangeur de chaleur. L' échangeur de chaleur est logé à l'intérieur de l'installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour permettre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air circulant à l'intérieur de ladite installation, préalablement à une délivrance du flux d'air à l'intérieur de l'habitacle.
Selon un mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant, échangeur de chaleur est utilisé comme évaporateur pour refroidir le flux d'air. Dans ce cas, le fluide réfrigérant est comprimé à l'intérieur du compresseur, puis le fluide réfrigérant est refroidi à l'intérieur du condenseur ou refroidisseur de gaz, puis le fluide réfrigérant subit une détente à l'intérieur de l'organe de détente et enfin le fluide réfrigérant capte des calories au flux d'air à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Le fluide réfrigérant, en sortie de l'organe de détente et en entrée de l'échangeur de chaleur, est à l'état diphasique et est présent sous une phase liquide et une phase gazeuse.
L'échangeur de chaleur comprend une boîte collectrice et une boîte de renvoi entre lesquelles un faisceau de tubes est interposé. Lors du fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant, le fluide réfrigérant est admis à l'intérieur de l'échangeur de chaleur à travers une bouche d'entrée que comprend la boîte collectrice. Puis, le fluide réfrigérant s'écoule entre la boîte collectrice et la boîte de renvoi en empruntant les tubes du faisceau. Un problème général posé réside en une difficulté à alimenter de manière homogène les tubes du faisceau au regard des différentes phases, liquide et gazeuse, du fluide réfrigérant.
En effet, une hétérogénéité d'alimentation en fluide réfrigérant des tubes du faisceau génère une hétérogénéité de la température du flux d'air qui traverse l'échangeur de chaleur. Cette hétérogénéité est susceptible d'induire des écarts de température intempestifs et non-souhaités entre des zones de l'habitacle, ce qui est préjudiciable.
Le document US2015/0121950 propose de loger, à l'intérieur de la boîte collectrice, un dispositif d'homogénéisation de la distribution du fluide réfrigérant à l'intérieur des tubes du faisceau. Ce dispositif comprend un conduit pourvu d'une pluralité d'orifices. Le conduit comporte une première partie terminale qui est en relation avec une première bouche d'arrivée du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Le conduit est agencé en un tube cylindrique délimitant un volume intérieur d'un seul tenant à l'intérieur duquel circule le fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant en phase liquide est projeté à travers les orifices ménagés à travers le conduit sous forme de gouttelettes.
Une telle organisation n'est pas optimale du point de vue de l'homogénéisation de la distribution de fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Plus particulièrement, les tubes du faisceau les plus éloignés de la première partie terminale sont fréquemment sous-alimentés en fluide réfrigérant.
Il en résulte une hétérogénéité de la température du flux d'air en sortie de l'échangeur de chaleur, ce qui est insatisfaisant.
Un but de l'invention est de parfaire l'homogénéité de la distribution de fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur, pour finalement améliorer son efficacité et son rendement, en vue de délivrer à l'intérieur de l'habitacle un flux d'air à la température désirée. Un autre but de l'invention est d'améliorer la distribution de fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur, y compris lorsque ce dernier est présent à l'intérieur de l'échangeur de chaleur sous deux phases distinctes, liquide et gaz, en proportion respective variable.
Un autre but est de proposer un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur des tubes du faisceau qui assure une alimentation équivalente en fluide réfrigérant des tubes du faisceau, y compris de ceux qui sont les plus éloignés de la première partie terminale du conduit, qui reçoit en premier lieu le fluide réfrigérant.
Un autre but est de proposer un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant qui est agencé pour éviter une accumulation du fluide réfrigérant en une zone de ce dernier. Un dispositif de la présente invention est un dispositif d'homogénéisation de la distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur de tubes d'un échangeur de chaleur. Le dispositif d'homogénéisation de la distribution comprend un conduit pourvu d'au moins une fenêtre par laquelle le fluide réfrigérant est apte à entrer à l'intérieur du conduit. Selon la présente invention, le conduit est réalisé en un matériau poreux.
Le dispositif d'homogénéisation comporte avantageusement l'une quelconque au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison :
- le conduit est agencé en un tube qui est ménagé autour d'un axe de symétrie, - le conduit s'étend longitudinalement de manière par exemple rectiligne ou courbe,
- le conduit est de section transversale circulaire,
- le conduit comprend une face interne qui borde un espace interne et une face externe à travers laquelle le fluide réfrigérant est apte à sortir du conduit. Au moins une surface de la face interne est apte à être traversée par le fluide réfrigérant, pour entrer dans une épaisseur du conduit,
- le conduit loge une gaine pourvue d'au moins un orifice,
- la gaine est pourvue d'une pluralité d'orifices ménagés le long d'au moins une génératrice, - la gaine est pourvue d'une pluralité d'orifices ménagés le long d'au moins une ligne rectiligne parallèle à l'axe de symétrie du conduit,
- la gaine est agencée en un tube qui est ménagé autour d'un axe d'allongement qui est confondu avec l'axe de symétrie,
-la génératrice est conformée en un cercle dont un centre est situé sur l'axe de symétrie. La gaine et le conduit sont ainsi concentriques,
- la gaine comprend une surface externe qui est en contact avec la face interne du conduit,
- la gaine est d'une première épaisseur qui est inférieure à une deuxième épaisseur du conduit,
- la gaine loge un organe de mixage.
La présente invention a aussi pour objet une boîte collectrice délimitant une première chambre logeant au moins un tel dispositif d'homogénéisation de la distribution.
La présente invention a aussi pour objet un échangeur de chaleur comprenant une telle boîte collectrice et une boîte de renvoi entre lesquelles est interposé un faisceau de tubes. La présente invention a aussi pour objet un circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un tel échangeur de chaleur.
La présente invention a aussi pour objet une utilisation d'un tel échangeur de chaleur en tant qu'évaporateur logé à l'intérieur d'un boîtier d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation équipant un véhicule automobile.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec les dessins des planches annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 est une illustration schématique d'un circuit de fluide réfrigérant comprenant un échangeur de chaleur de la présente invention,
- la figure 2 est une illustration schématique en perspective d'une première variante de réalisation de échangeur de chaleur illustré sur la figure 1,
- la figure 3 est une illustration schématique en perspective d'une deuxième variante de réalisation de l'échangeur de chaleur illustré sur la figure 1,
- la figure 4 est une illustration schématique en perspective d'une première variante de réalisation d'un dispositif d'homogénéisation de la distribution du fluide réfrigérant destiné à équiper l'échangeur de chaleur représenté sur les figures 2 ou 3,
- la figure 5 est une illustration schématique en coupe du dispositif d'homogénéisation illustré sur la figure 4,
- la figure 6 est une illustration schématique en perspective d'une deuxième variante de réalisation d'un dispositif d'homogénéisation de la distribution du fluide réfrigérant destiné à équiper l'échangeur de chaleur représenté sur les figures 2 ou 3,
- la figure 7 est une illustration schématique en coupe du dispositif d'homogénéisation illustré sur la figure 6,
- la figure 8 est une illustration schématique en vue éclatée du dispositif d'homogénéisation illustré sur les figures 7 et 8.
Les figures et leur description exposent l'invention de manière détaillée et selon des modalités particulières de sa mise en œuvre. Elles peuvent servir à mieux définir l'invention, le cas échéant.
Sur la figure 1, est représenté un circuit 1 fermé à l'intérieur duquel circule un fluide réfrigérant FR. Sur l'exemple de réalisation illustré, le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend successivement, suivant un sens SI de circulation du fluide réfrigérant FR à l'intérieur du circuit de fluide réfrigérant 1, un compresseur 2 pour comprimer le fluide réfrigérant FR, un condenseur ou un refroidis seur de gaz 3 pour refroidir le fluide réfrigérant FR, un organe de détente 4 à l'intérieur duquel le fluide réfrigérant FR subit une détente et un échangeur de chaleur 5. L'échangeur de chaleur 5 est logé à l'intérieur d'un boîtier 6 d'une installation 7 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation à l'intérieur de laquelle circule un flux d'air. L'échangeur de chaleur 5 permet un transfert thermique entre le fluide réfrigérant FR et le flux d'air FA venant à son contact et/ou le traversant, tel qu'illustré sur la figure 2. Selon le mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant 1 décrit ci-dessus, l'échangeur de chaleur 5 est utilisé comme évaporateur pour refroidir le flux d'air FA, lors du passage du flux d'air FA au contact et/ou de part en part de l'échangeur de chaleur 5. Sur les figures 2 et 3, l'échangeur de chaleur 5 comprend une boîte collectrice 8 et une boîte de renvoi 9 entre lesquelles un faisceau de tubes 10, 10a, 10b est interposé. Dans sa généralité, l'échangeur de chaleur 5 s'étend parallèlement à un premier plan PI contenant la boîte collectrice 8, le faisceau de tubes 10, 10a, 10b et la boîte de renvoi 9. La boîte collectrice 8 surplombe le faisceau de tubes 10, 10a, 10b, qui sont eux-mêmes situés au-dessus de la boîte de renvoi 9, notamment en position d'utilisation de l'échangeur de chaleur 5 monté à l'intérieur du boîtier 6. Autrement dit, selon cette position d'utilisation, la boîte collectrice 8 est une boîte supérieure de l'échangeur de chaleur 5 tandis que la boîte de renvoi 9 est une boîte inférieure de l'échangeur de chaleur 5. Le flux d'air FA s'écoule à travers l'échangeur de chaleur 5 selon une direction préférentiellement orthogonale au premier plan Pl.
Les tubes 10, 10a, 10b sont par exemple rectilignes et s'étendent selon un premier axe d'extension générale Al entre la boîte collectrice 8 et la boîte de renvoi 9. La boîte collectrice 8 s'étend selon un deuxième axe d'extension générale A2 et la boîte de renvoi 9 s'étend selon un troisième axe d'extension générale A3. De préférence, le deuxième axe d'extension générale A2 et le troisième axe d'extension générale A3 sont parallèles entre eux, en étant orthogonaux au premier axe d'extension générale Al. Le faisceau de tubes 10, 10a, 10b est pourvu d'ailettes 15 qui sont interposées entre deux tubes 10, 10a, 10b successifs, pour favoriser un échange thermique entre le flux d'air FA et les tubes 10, 10a, 10b, lors d'un passage du flux d'air FA à travers l'échangeur de chaleur 5, le flux d'air FA circulant selon une direction sensiblement orthogonale au premier plan Pl.
L'échangeur de chaleur 5 comprend une première bouche 16 à travers laquelle le fluide réfrigérant FR pénètre à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5. La première bouche 16 constitue une bouche d'admission du fluide réfrigérant FR dans une première chambre 13, qui est délimitée à l'intérieur de la boîte collectrice 8. L'échangeur de chaleur 5 comprend une deuxième bouche 17 à travers laquelle le fluide réfrigérant FR est évacué hors de l'échangeur de chaleur 5.
Sur la figure 2, l'échangeur de chaleur 5 est un échangeur de chaleur à l'intérieur duquel le fluide réfrigérant FR s'écoule selon un chemin agencé en « I ». Les tubes 10 sont disposés parallèlement entre eux et sont alignés à l'intérieur du premier plan Pl. Les tubes 10 s'étendent entre une première extrémité 101 qui est en communication fluidique avec la boîte de renvoi 9 et une deuxième extrémité 102 qui est en communication fluidique avec la boîte collectrice 8. Autrement dit, la boîte de renvoi 9 forme la base du « I » tandis que la boîte collectrice 8 forme le sommet du « I ». Selon cette première variante, la deuxième bouche 17 équipe la boîte de renvoi 9.
Lors d'une mise en œuvre du circuit de fluide réfrigérant 1, le fluide réfrigérant FR pénètre à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5 à travers la première bouche 16 que comprend la boîte collectrice 8. Puis, le fluide réfrigérant FR est réparti le long de la boîte collectrice 8 selon le deuxième axe d'extension A2 par un dispositif d'homogénéisation de la distribution 18. Ensuite, le fluide réfrigérant FR s'écoule entre la boîte collectrice 8 et la boîte de renvoi 9 en empruntant les tubes 10. Enfin, le fluide réfrigérant FR est évacué hors de l'échangeur de chaleur 5 à travers la deuxième bouche 17 de la boîte de renvoi 9.
Sur la figure 3, l'échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur à l'intérieur duquel le fluide réfrigérant FR s'écoule selon un chemin agencé en « U ». Les tubes 10a, 10b sont disposés parallèlement entre eux en étant répartis selon deux nappes 11, 12, dont une première nappe 11 de premiers tubes 10a et une deuxième nappe 12 de deuxièmes tubes 10b. La première nappe 11 et la deuxième nappe 12 sont ménagées à l'intérieur de plans respectifs qui sont parallèles entre eux et parallèles au premier plan Pl.
Les premiers tubes 10a de la première nappe 11 s'étendent entre une première extrémité 101 qui est en communication fluidique avec la boîte de renvoi 9 et une deuxième extrémité 102 qui est en communication fluidique avec la première chambre 13. Les deuxièmes tubes 10b de la deuxième nappe 12 s'étendent entre une troisième extrémité 103 qui est en communication fluidique avec la boîte de renvoi 9 et une quatrième extrémité 104 qui est en communication fluidique avec une deuxième chambre 14, également délimitée à l'intérieur de la boîte collectrice 8. La première chambre 13 et la deuxième chambre 14 sont contigues et étanches l'une avec l'autre. La première chambre 13 s'étend selon un quatrième axe d'extension générale A4 et la deuxième chambre 14 s'étend selon un cinquième axe d'extension générale A5. De préférence, le quatrième axe d'extension générale A4 et le cinquième axe d'extension générale A5 sont parallèles entre eux et parallèles au deuxième axe d'extension générale A2. Le quatrième axe d'extension générale A4 et le cinquième axe d'extension générale A5 définissent ensemble un deuxième plan P2, qui est de préférence orthogonal au premier plan Pl. Autrement dit, la boîte de renvoi 9 forme la base du « U » tandis que la première nappe 11 et la deuxième nappe 12 de tubes 10a, 10b forment les branches du « U », la première chambre 13 et la deuxième chambre 14 formant les extrémités du « U ». Selon cette deuxième variante, la deuxième bouche 17 équipe la deuxième chambre 14 de la boîte collectrice 8. Lors d'une mise en œuvre du circuit de fluide réfrigérant 1, le fluide réfrigérant FR pénètre à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5 à travers la première bouche 16 de la première chambre 13, en étant réparti le long de la boîte collectrice 8 selon le deuxième axe d'extension générale A2 par le dispositif d'homogénéisation de la distribution 18. Puis, le fluide réfrigérant FR s'écoule entre la première chambre 13 de la boîte collectrice 8 et la boîte de renvoi 9 en empruntant les premiers tubes 10a de la première nappe 11. Puis, le fluide réfrigérant FR s'écoule entre la boîte de renvoi 9 et la deuxième chambre 14 en empruntant les deuxièmes tubes 10b de la deuxième nappe 12. Enfin, le fluide réfrigérant FR est évacué hors de l'échangeur de chaleur 5 à travers la deuxième bouche 17, après avoir circulé à travers la deuxième chambre 14.
De préférence, un premier tube 10a de la première nappe 11 est aligné avec un deuxième tube 10b de la deuxième nappe 12 à l'intérieur d'un troisième plan P3 qui est perpendiculaire au premier plan PI et qui est parallèle au premier axe d'extension générale Al.
Quelle que soit la variante de réalisation de l'échangeur de chaleur 5 présenté ci- dessus, la boîte collectrice 8 loge le dispositif d'homogénéisation de la distribution 18 du fluide réfrigérant FR à l'intérieur des tubes 10, 10a, 10b. Un tel dispositif d'homogénéisation de la distribution 18 vise à répartir de manière homogène le fluide réfrigérant FR, à l'état diphasique liquide-gaz, le long de la boîte collectrice 8 et in fine à l'intérieur de l'ensemble des tubes 10, 10a, 10b. Un tel dispositif d'homogénéisation de la distribution 18 vise plus particulièrement à répartir de manière homogène le fluide réfrigérant FR à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5, y compris lorsque le fluide réfrigérant FR est présent à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5 sous deux phases distinctes, liquide et gaz, en proportion respective variable.
Sur les figures 4 à 8, le dispositif d'homogénéisation de la distribution 18 comprend par exemple un conduit 19 s'étendant le long d'un sixième axe d'extension générale A6, parallèle, voire confondu, avec le deuxième axe d'extension générale A2 et/ou le quatrième axe d'extension générale A4, entre une première partie terminale 20 et une deuxième partie terminale 21 du conduit 19. On notera qu'on qualifie de longitudinal tout élément qui s'étend selon le sixième axe d'extension générale A6 qui est défini par la plus grande dimension du conduit 19. On qualifie de transversal tout élément qui s'étend à l'intérieur d'un plan transversal Pt qui est orthogonal à l'axe d'extension général A6. En se reportant plus spécifiquement sur les figures 4 et 6, la première partie terminale
20 est formée d'une extrémité du conduit 19, tandis que la deuxième partie terminale 21 est formée de l'autre extrémité du conduit 19, longitudinalement opposée à la première partie terminale 20. Selon une variante de réalisation, la première partie terminale 20 est destinée à être mise en communication fluidique avec la première bouche 16 de l'échangeur de chaleur 5. Selon une autre variante de réalisation, la première bouche 16 loge le conduit 19 dont la première partie terminale 20 est mise en communication fluidique avec une canalisation du circuit de fluide réfrigérant 1. Selon ces deux variantes, la deuxième partie terminale 21 est borgne et forme un cul-de-sac au regard de la circulation du fluide réfrigérant FR à l'intérieur du conduit 19.
Le conduit 19 est par exemple conformé en un tube cylindre, ou bien en un tube parallélépipédique ou bien en toute autre forme comportant un axe de symétrie A7, qui est préférentiellement parallèle, voire confondu, avec le sixième axe d'extension générale A6.
Le conduit 19 comprend une paroi périphérique 23 qui est de section transversale cylindrique lorsque le conduit 19 est conformé en un cylindre, de section transversale parallélépipédique lorsque le conduit 19 est un parallélépipède. La paroi périphérique 23 est celle qui donne la forme globale extérieure du conduit 19.
Le conduit 19 constitue une enveloppe qui délimite un espace interne 24 autour duquel le conduit 19 est ménagé. Autrement dit, le conduit 19 borde l'espace interne 24 que le conduit 19 entoure. Selon la forme du conduit 19, l'espace interne 24 est par exemple cylindrique ou bien parallélépipédique, ou bien de toute autre forme ménagée autour de l'axe de symétrie A7. La paroi périphérique 23 du conduit 19 comporte une face interne 23a qui jouxte et qui délimite l'espace interne 24, la face interne 23a étant préférentiellement de section transversale circulaire. La paroi périphérique 23 comporte aussi une face externe 23b qui est interposé entre la paroi périphérique 23 et un environnement externe E au conduit 19. La face externe 23b est la face du conduit 19 à travers laquelle le fluide réfrigérant FR est évacué hors du conduit 19. La face externe 23b forme une face d'évacuation du fluide réfrigérant FR hors du conduit 19. Le conduit 19 est pourvu de deux parois terminales 27, 28, dont une première paroi terminale 27 équipant la première partie terminale 20 et une deuxième paroi terminale 28 équipant la deuxième partie terminale 21. La première paroi terminale 27 et la deuxième paroi terminale 28 sont par exemple planes et ménagées selon le plan transversal Pt orthogonal au sixième axe d'extension générale A6 et/ou à l'axe de symétrie A7. La première paroi terminale 27 et la deuxième paroi terminale 28 sont par exemple issues d'un couvercle coiffant au moins partiellement la boîte collectrice 8.
La première paroi terminale 27 est équipée d'au moins une fenêtre 29 pour l'admission du fluide réfrigérant FR à l'intérieur de l'espace interne 24. Autrement dit, la première paroi terminale 27 du conduit 19 est équipé de la fenêtre 29 qui est par exemple en relation fluidique avec la première bouche 16 pour admettre le fluide réfrigérant FR à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5 par l'intermédiaire du conduit 19.
Selon la présente invention, le conduit 19 est réalisé en un matériau poreux. Autrement dit, l'épaisseur et la longueur de ce conduit 19 sont formés par le matériau poreux. On comprend ici qu'un matériau poreux est notamment un matériau alvéolaire qui permet une diffusion et une circulation, ordonnée oui désordonnée, du fluide réfrigérant FR à travers le conduit 19. Ainsi, le matériau alvéolaire présente une porosité ouverte, qui offre une pluralité de chemins de circulation depuis l'espace interne 24 du conduit 19 vers un environnement extérieur E au conduit 19, c'est-à-dire dans l'épaisseur du conduit 19. Autrement dit, le matériau poreux offre une multitude de chemins de circulation entre la face interne 23a du conduit 19 et la face externe 23b du conduit 19. Le matériau poreux est par exemple une mousse formée de fibres métalliques et/ou synthétiques qui délimitent les chemins de circulation. Le matériau poreux est par exemple encore un agglomérat formé de granulats globalement ovoïdes ou sphériques qui délimitent les chemins de circulation. Le matériau poreux est indifféremment formé d'un matériau métallique, aluminium notamment, ou bien d'un matériau céramique dont les éléments sont soudés et/ou collés entre eux. A titre d'exemple encore, le matériau poreux est une laine d'acier.
Selon une variante illustrée sur les figures 7 et 8, le conduit 19 loge une gaine 25. La gaine 25 est préférentiellement de même conformation que le conduit 19. Ainsi, la gaine 25 est par exemple conformée en un tube cylindre, ou bien en un tube parallélépipédique ou bien en toute autre forme comportant un axe d'allongement A9, qui est préférentiellement parallèle, voire confondu, avec l'axe de symétrie A7. La gaine 25 comprend une surface externe 25a qui est de section transversale cylindrique lorsque la gaine 25 est conformée en un cylindre, de section transversale parallélépipédique lorsque la gaine 25 est un parallélépipède. La surface externe 25a est celle qui donne la forme globale extérieure du conduit 19. La surface externe 25a de la gaine 25 est en contact avec la paroi interne 23a du conduit 19. Autrement dit, le conduit 19 forme une enveloppe de la gaine 25 qui entoure et enserre la gaine 25. Autrement dit encore, la gaine 25 est encastrée à l'intérieur du conduit 19. La gaine 25 est par exemple réalisée en un matériau métallique, aluminium notamment.
La gaine 25 présente une fonction de support à l'égard du conduit 19. En effet, le caractère poreux de ce dernier peut impliquer un manque de rigidité, que la gaine 25 fournit en offrant une tenue mécanique au conduit 19. La gaine 25 est d'une première épaisseur Epi qui est préférentiellement inférieure à une deuxième épaisseur Ep2 du conduit 19, tel qu'illustré sur la figure 7. Les épaisseurs Epi et Ep2 étant mesurées radialement entre la face interne 23a et la face externe 23b du conduit 19 pour ce qui concerne la deuxième épaisseur EP2, et entre la surface externe 25a et une surface interne 25b de la gaine 25, pour ce qui concerne la première épaisseur EPI.
La gaine 25 comprend au moins un orifice 22 et de préférence des orifices 22 qui sont ménagés au travers de la gaine 25. Les orifices 22 sont par exemple des orifices de section circulaire, mais sont susceptibles d'être d'une conformation quelconque, rectangulaire, elliptique, oblongue notamment.
Les orifices 22 sont préférentiellement alignés selon au moins une génératrice G. La génératrice G est par exemple un cercle dont un centre C est ménagé sur l'axe de symétrie A7 du conduit 19, tel qu'illustré sur la figure 8. La génératrice G est par exemple encore une hélice dont un axe est confondu avec l'axe de symétrie A7.
Selon une variante, les génératrices G sont équidistantes les unes des autres. Selon une autre variante, les génératrices G sont éloignées les unes des autres d'une distance variable. Les génératrices G sont par exemple des orifices de section circulaire, mais sont susceptibles d'être d'une conformation quelconque, rectangulaire, elliptique, oblongue notamment.
Dans une autre variante de réalisation, les orifices 22 sont alignés le long d'une droite qui s'étend parallèlement, ou sensiblement parallèlement, à l'axe de symétrie A7 du conduit 19. Il est ainsi formé au moins une ligne d'orifices 22, et avantageusement plusieurs lignes d'orifices 22.
Il découle de ces dispositions que le fluide réfrigérant FR pénétrant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5, entre à l'intérieur de l'espace interne 24 en empruntant la fenêtre 38 ménagée à travers la première paroi terminale 27. Puis, le fluide réfrigérant FR s'épand à l'intérieur de l'espace interne 24. Puis, le fluide réfrigérant FR emprunte les orifices 22 pour s'écouler hors de la gaine 25, puis emprunte les chemins de circulation définis par la matière poreuse, pour s'écouler hors du conduit 19 vers la première chambre 13. Puis, le fluide réfrigérant FR s'écoule à travers le faisceau de tubes 10, 10a, 10b, tel que décrit ci- dessus, jusqu'à la boîte de renvoi 9, pour être évacué hors de l'échangeur de chaleur 5 par l'intermédiaire de la deuxième bouche 17. Lors du transit du fluide réfrigérant FR à travers le conduit 19 ainsi réalisé, le fluide réfrigérant FR rencontre de multiples obstacles réalisés par la matière poreuse et qui favorisent un mélange entre ses phases liquide et gaz. De plus, un tel conduit 19 favorise une homogénéisation de la distribution du fluide réfrigérant FR à l'intérieur des tubes 10, 10a, 10b.
On notera aussi que le fluide réfrigérant FR est d'autant mieux pulvérisé, et de manière homogène, lors de son passage à travers le conduit 19 réalisé en matériau poreux que les deux phases du fluide réfrigérant FR, liquide et gaz, sont mélangées par un organe de mixage 30 par exemple logé à l'intérieur de la gaine 25, en vue d'alimenter ensuite de manière homogène le faisceau de tubes 10, 10a, 10b. Dans ce cas-là, l'organe de mixage 30 permet une répartition longitudinale du fluide réfrigérant FR qui est homogène le long de l'axe de symétrie A7, la pulvérisation du fluide réfrigérant FR à travers les orifices 22 et/ou à travers le matériau poreux constitutif du conduit 19 s 'effectuant dans un deuxième temps, après homogénéisation du fluide réfrigérant FR dans l'espace interne 24, ce qui garantit une meilleure répartition homogène du fluide réfrigérant FR en sortie du conduit 19, et consécutivement à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5.
Ces dispositions sont telles que le fluide réfrigérant FR pénétrant à l'intérieur du dispositif d'homogénéisation de la distribution 18 est distribué de manière homogène à l'ensemble des tubes 10, 10a, 10b, y compris ceux alimentés par les orifices 22 les plus proches de la deuxième partie terminale 21 et y compris pour un fluide réfrigérant FR présent à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5 sous deux phases, liquide et gaz. De plus, la présence d'un tel organe de mixage 30 évite une accumulation de la phase liquide du fluide réfrigérant FR dans une zone inférieure du conduit 19 et/ou de la gaine 25, en position d'utilisation de ce dernier.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) d'un fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur de tubes (10, 10a, 10b) d'un échangeur de chaleur (5), le dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) comprenant un conduit (19) pourvu d'au moins une fenêtre (29) par laquelle le fluide réfrigérant (FR) est apte à entrer à l'intérieur du conduit (19), caractérisé en ce que le conduit (19) est réalisé en un matériau poreux.
2. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon la revendication 1, dans lequel le conduit (19) est agencé en un tube qui est ménagé autour d'un axe de symétrie
(A7).
3. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon la revendication 2, dans lequel le conduit (19) est de section transversale circulaire.
4. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit (19) comprend une face interne (23a) qui borde un espace interne (24) et une face externe (23b) à travers laquelle le fluide réfrigérant est apte à sortir du conduit (19).
5. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit (19) loge une gaine (25) pourvue d'au moins un orifice (22).
6. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon la revendication 5, dans lequel la gaine (25) est pourvue d'une pluralité d'orifices (22) ménagés le long d'au moins une génératrice (G).
7. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 5 et 6, dans lequel la gaine (25) est agencée en un tube qui est ménagé autour d'un axe d'allongement (A8) qui est confondu avec l'axe de symétrie (A7).
8. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon la revendication 6, dans lequel la génératrice (G) est conformée en un cercle dont un centre est situé sur l'axe de symétrie (A7).
9. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel la gaine (25) comprend une surface externe (25a) qui est en contact avec la face interne (23a) du conduit (19).
10. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel la gaine (25) est d'une première épaisseur (Epi) qui est inférieure à une deuxième épaisseur (Ep2) du conduit (19).
11. Dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, dans lequel la gaine (25) loge un organe de mixage (30) du fluide réfrigérant.
12. Boîte collectrice (8) délimitant une première chambre (13) logeant au moins un dispositif d'homogénéisation de la distribution (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
13. Echangeur de chaleur (5) comprenant une boîte collectrice (8) selon la revendication 12 et une boîte de renvoi (9) entre lesquelles est interposé un faisceau de tubes (10, 10a, 10b).
14. Circuit de fluide réfrigérant (1) comprenant au moins un échangeur de chaleur (5) selon la revendication 13.
15. Utilisation d'un échangeur de chaleur (5) selon la revendication 13 en tant qu'évaporateur logé à l'intérieur d'un boîtier (6) d'une installation (7) de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation équipant un véhicule automobile.
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