WO2018100304A1 - Dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique - Google Patents

Dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique Download PDF

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WO2018100304A1
WO2018100304A1 PCT/FR2017/053307 FR2017053307W WO2018100304A1 WO 2018100304 A1 WO2018100304 A1 WO 2018100304A1 FR 2017053307 W FR2017053307 W FR 2017053307W WO 2018100304 A1 WO2018100304 A1 WO 2018100304A1
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WO
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dispensing device
conduit
heat exchanger
refrigerant
duct
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/053307
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English (en)
Inventor
Julien Tissot
Jérémy BLANDIN
Kamel Azzouz
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • F28D1/00—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
    • F28D1/02—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
    • F28D1/03—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 plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308—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 plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325—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 plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D1/0333—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 plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
    • F28F9/0268—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box in the form of multiple deflectors for channeling the heat exchange medium
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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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
    • F28F9/027—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
    • F28F9/0273—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes with multiple holes
    • 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
    • F25B39/02—Evaporators
    • F25B39/028—Evaporators having distributing means

Definitions

  • the field of the present invention is that of the heat exchangers equipping the air conditioning installations for a vehicle, in particular an automobile.
  • the invention relates more specifically to the distribution of a refrigerant fluid inside a manifold that includes such a heat exchanger.
  • a vehicle is commonly equipped with an air conditioning unit for heat treating the air present or sent into the passenger compartment of the vehicle.
  • an air conditioning unit for heat treating the air present or sent into the passenger compartment of the vehicle.
  • Such an installation comprises a closed circuit inside which circulates a refrigerant fluid. Successively following the direction of circulation of the refrigerant fluid through it, the circuit essentially comprises a compressor, a condenser, a pressure reducer and at least one heat exchanger.
  • the heat exchanger commonly comprises a bundle of tubes interposed between a header and a coolant return box.
  • the refrigerant is admitted through an inlet mouth inside a manifold, flows along successive paths in the tubes of the bundle between the manifold and a return box, and is discharged out of the exchanger thermal through an outlet mouth.
  • the outlet mouth is likely to be formed through the manifold or through the return box.
  • the heat exchanger is for example an evaporator providing a heat exchange between the refrigerant and a flow of air therethrough.
  • the refrigerant circulates inside the tubes of the bundle and the air flow circulates along the bundle tubes for cooling.
  • This phenomenon generates a heterogeneity of the temperature of the air flow that has passed through the heat exchanger during operation. This heterogeneity complicates the thermal management of the apparatus that receives the heat exchanger and ultimately involves temperature differences between two areas of the passenger compartment, while the same airflow temperature is required.
  • the present invention relates to a device for dispensing a refrigerant fluid configured to be housed inside a header box of a heat exchanger.
  • the subject of the invention is also a heat exchanger equipped with a device for dispensing a refrigerant fluid according to the invention.
  • the heat exchanger is in particular designed to equip an air conditioning installation of a vehicle, in particular an automobile.
  • An object of the invention is to perfect the homogeneity of the temperature of the heat exchanger during operation and finally to improve its efficiency.
  • Another object of the invention is to provide a refrigerant distribution device that can be obtained industrially at lower costs.
  • Another object of the invention is to provide a refrigerant distribution device whose organization allows its easy adaptation and lower costs to heat exchangers of various structures.
  • Such a diversity of structures of the heat exchangers is particularly to be appreciated with regard to the number of tubes of the bundle that they comprise, the modes of circulation of the refrigerant fluid inside the heat exchanger and / or relative positions between the mouth inlet and outlet mouth of the refrigerant fluid that includes the heat exchanger.
  • the dispensing device of the invention extends in a longitudinal direction and comprises at least one duct extended along a longitudinal axis.
  • the conduit comprises at a first of its longitudinal ends an inlet mouth for the admission of the refrigerant fluid inside the conduit.
  • the duct is closed at a second longitudinal end and comprises along at least a portion of its length at least one outlet for discharging refrigerant from the duct.
  • the coolant is intended to be admitted inside the conduit at its first longitudinal end communicating with the inlet mouth. Closing the duct at its second longitudinal end forces the passage of the refrigerant through the orifices for evacuation out of the duct.
  • Communication between the conduit and the inlet mouth is a fluid communication between them providing a flow of refrigerant between the inlet mouth and the conduit and more specifically between the inlet mouth and the recess of the conduit.
  • the notion of communication between organs is considered as a fluid communication allowing the passage of a fluid from one to the other of the organs, including the refrigerant fluid.
  • the communication between organs is a configuration of organs relative to each other providing a flow of a fluid between the organs or between volumes delimited by these organs, the fluid being able to circulate through an organ, or volume defined by this organ, to at least one other organ, or volume defined by this other organ, with which it is in communication.
  • the dispensing device comprises at least one sheath that surrounds at least part of the duct.
  • the sleeve comprises at least one passage in communication with at least one orifice for discharging the refrigerant fluid from the dispensing device.
  • the sleeve forms an intermediate member between the conduit and the outside of the dispensing device.
  • the duct is advantageously threaded inside the sheath, an inner face of the sheath and an outer face of the duct bearing against each other along the dispensing device, transversely to the longitudinal axis of the duct.
  • the range against each other of the sheath and the duct can be achieved either by direct contact between the sheath and the duct, or via a spacing device interposed between them as described below.
  • the duct and the sleeve may be advantageously secured to one another by brazing, especially in the oven.
  • the structurally simple organization of the dispensing device allows industrial production at moderate costs while improving the performance of a heat exchanger equipped with the dispensing device.
  • the assembly between them by soldering of the components of the dispensing device can be achieved: -) during a specific manufacturing operation of the dispensing device,
  • Such components of the heat exchanger comprise in particular at least the tubes of a tube bundle of the heat exchanger opening on the manifold and for example on a coolant return box to the manifold.
  • the configuration of the orifice (s) through which the coolant is discharged from the duct may advantageously be differentiated from the configuration of the passage (s) through which the refrigerant fluid is distributed out of the distribution device to the tubes of the bundle that includes the heat exchanger.
  • the configuration, number and / or distribution of orifices along the duct may be determined independently of the configuration, the number and / or the distribution of the passages along the sheath.
  • the orifice or orifices are specifically configured and / or distributed along the conduit for spraying the coolant by promoting its mixing between its liquid phase and its gaseous phase.
  • the passage or passages are specifically configured and / or distributed along the sleeve to make reliable and improve the distribution of the refrigerant inside the header, providing along the dispensing device a homogeneous refrigerant supply of each of the heat exchanger bundle tubes to improve performance.
  • the methods for mixing the refrigerant between its liquid phase and its gaseous phase inside the dispensing device are dissociated from the means of evacuation of the refrigerant fluid from the dispensing device.
  • Arrangements of one or more orifices along the conduit may be advantageously dissociated from the arrangements of one or more passages along the sheath.
  • the heat exchanger is obtained high performance and that the dispensing device is easily adaptable at lower costs depending on the configuration of the exchanger thermal, especially with regard to the number of tubes to supply refrigerant which open along the collector box.
  • the passage is capable of being configured as a slot extending along the sleeve to distribute the coolant through the slot within the manifold box along the dispensing device.
  • the slot then extends in a plane substantially perpendicular to the direction of extension of the dispensing device object of the invention.
  • several passages may be formed along the sheath being each placed directly in communication with the outlet on the manifold of a beam tube which is individually assigned to them.
  • the relative positions between the orifice (s) and the passage (s) around the longitudinal axis of the duct may advantageously be arranged to increase the circulation path of the duct. refrigerant fluid within the dispensing device at least partially around the conduit.
  • the duct has several orifices distributed along the duct and the sheath has several passages distributed along the sheath.
  • at least one orifice communicates directly with at least one passage.
  • the notion of direct communication between the orifice and the passage is in other words a setting communication of the opening of the orifice out of the conduit with the outlet of the passage oriented towards the inner recess of the sheath or in other words towards the conduit.
  • the passages formed through the sheath can then be specifically configured to best provide a reliable distribution of the coolant individually to each tube of the bundle that includes the heat exchanger.
  • the refrigerant fluid homogenized during its spraying successively through the orifices is then best distributed through the passages to the tubes of the beam during its evacuation out of the dispensing device.
  • the distribution of the refrigerant fluid along the distribution device is homogeneous for each of the tubes of the beam of the heat exchanger.
  • the performance of the heat exchanger is increased.
  • the temperature of an air flow passing through the heat exchanger is substantially balanced along all the tubes of the beam.
  • the temperature of a coolant flowing through a hydraulic cooling circuit extending at least partly along the heat exchanger is also considerably balanced during its passage along the entire tubes of the beam.
  • the mechanical stresses to which the heat exchanger is liable to be subjected because of locally differentiated temperatures are limited, which makes it possible to increase its service life.
  • a cross section of the passage and a transverse section of the orifice considered parallel to the longitudinal axis of the conduit are different.
  • the configuration of the cross section of the orifice is specifically adapted to mix the coolant between its liquid phase and its gaseous phase and the configuration of the cross section of the passage is specifically adapted to promote the homogeneous supply of all the beam tubes.
  • the cross section of the passage is greater than the transverse section of the orifice.
  • the geometric shape of the orifice is for example different from the geometrical shape of the passage.
  • the orifice may be inclined towards one or other of the longitudinal ends of the conduit and the passage be oriented perpendicularly to the longitudinal direction of the dispensing device.
  • the transverse section of the orifices is configured to spray out of the conduit the homogeneous refrigerant between its liquid phase and its gas phase.
  • the cross section of the at least one passageway is configured to distribute the coolant uniformly from the dispensing device along the dispensing device to each of the tubes of the heat exchanger bundle.
  • the configuration of the sections and the distributions along the distribution device or orifice (s) and the passage or passages are in particular determined according to the length of the part of the dispensing device comprising them. It emerges that not only is the performance of the heat exchanger improved, but also that the distribution device is easily adaptable at lower cost between heat exchangers of different configurations, particularly with regard to the number of tubes of the beam they behave.
  • Such a differentiation of the cross sections of the passages and the orifices can be achieved by differentiating the geometry as a shape between the passage (s) and the orifice (s) and / or by differentiating between the dimensions of the passage (s) and the dimensions of the orifices for the same geometry as a shape of the passages and orifices.
  • the passage and / or the orifice are oriented perpendicularly to the longitudinal axis of the conduit.
  • a plurality of orifices are aligned along a first straight line parallel to the longitudinal axis of the conduit. Isolated or in combination with the previous arrangement, several passages are aligned along a second straight line parallel to the longitudinal axis of the conduit.
  • the sleeve and the conduit are coaxial.
  • the sheath and the duct may be eccentric relative to each other.
  • the transverse sections of the sleeve and the duct are in particular adapted according to the configuration of a chamber of the manifold intended to house the dispensing device and on which the tubes of a bundle of tubes that includes the heat exchanger.
  • the transverse sections of the sleeve and the conduit are of similar geometrical conformations, such as circular or oblong, for example.
  • the sheath and the conduit may also have cross sections of conformations as a differentiated geometric shape.
  • the duct may be of circular transverse section and the sheath may be of oblong transverse section.
  • the conformation of the transverse section of the sleeve may be specifically adapted to the conformation of the chamber of the header.
  • the transverse section of the sleeve may be specifically adapted to provide a refrigerant supply directly from several passages that includes the sleeve to each tube of the bundle of the heat exchanger.
  • the transverse section of the sheath may be specifically adapted to provide a refrigerant supply of the heat exchanger bundle tubes via a refrigerant circulation space inside the collector box provided at least in part around the dispensing device.
  • At least one orifice opens directly onto at least one passage. More particularly, an outlet of the orifices to the outside of the duct communicates directly with an outlet of the passages through which the refrigerant fluid from the duct is admitted. In other words, at least one orifice and at least one passage are superposed by opening directly on one another. The refrigerant fluid discharged through the orifices is thus directly projected towards the passages.
  • the outlets of several orifices to the outside of the duct and the outlets of several passages to the duct are likely to be aligned along the same straight line parallel to the longitudinal axis of the duct. In other words, a first straight line and a second straight line are then combined into a straight line in a transverse direction to the longitudinal axis of the conduit, the inner face of the sleeve then bearing directly against the outer face of the conduit.
  • passages and / or the orifices may be distributed by being aligned along several lines parallel to the longitudinal axis of the conduit.
  • the passages and / or the orifices may be distributed in staggered rows.
  • the passages and / or the orifices may be distributed along a line forming at least one helix portion.
  • At least one spacing device is interposed between the sleeve and the conduit.
  • the spacing device spares between the sleeve and the conduit a channel allowing a flow of refrigerant at least in part around the conduit from the orifice to the passage.
  • the sleeve and the duct are in particular against each other via the spacing device.
  • the spacing device is capable of comprising one or more components distributed angularly about the longitudinal axis of the conduit and / or along the dispensing device.
  • the spacing device comprises at least one spacer posted interposed between the conduit and the sheath.
  • the spacer is capable of forming at least one of the components of the spacing device.
  • the spacer is configured in at least one tube surrounding at least part of the conduit.
  • the spacer is at least partly formed by adding material to the conduit and / or the sheath.
  • the spacer is for example configured in at least one ring.
  • the ring is likely to be closed on itself or to be configured as a ring portion or in other words an open ring.
  • Several rings may be distributed along the dispensing device.
  • the spacer comprises, for example, pellets distributed angularly about the longitudinal axis of the conduit and / or along the dispensing device.
  • the spacing device is for example still at least partly from the conduit and / or the sheath.
  • the spacing device is in particular at least partly formed by deformation and / or machining of the conduit and / or sheath.
  • the spacing device is for example still at least partly formed by a crest comprising at least one slot configured in a ring.
  • the crenching is for example carried out by machining the conduit.
  • a ring constituting at least one slot may be closed on itself or be configured as a ring portion or in other words an open ring. Several slots can be distributed along the distribution device.
  • the channel is compartmentalized in cells distributed successively in the longitudinal direction of the dispensing device. At least one passage and at least one opening open on each of the cells.
  • the cells are advantageously designed to provide an individual supply of refrigerant fluid to each of the tubes of the bundle via at least one passage leading to at least one cell assigned to the refrigerant supply of a given tube of the bundle.
  • the cells are advantageously delimited between two components of the spacing device configured in closed rings surrounding the conduit.
  • the spacing device comprises several components configured in closed rings and successively distributed along the dispensing device.
  • the cells are individually delimited between two adjacent components in the direction longitudinal distribution device.
  • the dispensing device is thus able to equip a heat exchanger whose beam has potentially a significant number of tubes. Despite the large number of tubes of the bundle, the dispensing device performs well by providing an efficient and homogeneous distribution of the coolant between its liquid phase and its vapor phase equitably towards each of the tubes of the bundle along the dispensing device.
  • the dispensing device is easily adaptable at lower cost for heat exchangers differently configured, in particular with regard to the number of tubes of the beam they comprise, without affecting their performance.
  • At least one orifice and at least one passage may be arranged facing each other at a distance from each other in the direction transverse to the longitudinal axis of the conduit.
  • at least one orifice and at least one passage are preferably angularly offset relative to one another about the longitudinal axis of the conduit.
  • the orifice and the passage are for example angularly offset by an angle of 180 °, being arranged diametrically opposite to each other with respect to the longitudinal axis of the conduit. Such angular offset is intended to optimize the path traveled by the coolant inside the channel around the conduit, prior to its evacuation out of the channel through the passages.
  • the angular offset between the orifice and the passage may also be of an angle less than 180 °, to possibly favor the entrainment of the refrigerant fluid by its gaseous phase following an optimized extension path around the conduit through the channel since the orifice to the passage.
  • the dispensing device is provided with at least one mixer.
  • the mixer is a structural member including in particular at least one body configured to mix the cooling fluid flowing therethrough between its liquid phase and its gaseous phase, prior to its evacuation through the passage or passages.
  • Such a mixer is a structural member capable of disturbing a linear flow of the refrigerant flowing therethrough.
  • the mixer particularly harbors obstacles against the linear flow of the refrigerant flowing therethrough. The homogenization of the refrigerant between its liquid phase and its gaseous phase is thus obtained efficiently within the distribution device between the conduit and the sleeve.
  • the mixer is for example formed of a porous body, of a permeable body having reliefs disturbing the linear flow of the refrigerant fluid flowing therethrough or is arranged in a foam formed of an entanglement of threads or structured fibers into a unitary body.
  • the mixer is preferably derived from a metallic material, in particular based on aluminum, to allow its soldering to be sealed on the conduit and / or on the sleeve.
  • the mixer is advantageously housed inside the channel to optimize the mixture obtained between the liquid phase and the gaseous phase of the refrigerant discharged from the conduit.
  • the mixer is preferably formed of a body extending along the dispensing device interposed between the conduit and the sheath.
  • the mixer is advantageously an embodiment of the spacing device or at least one of its components, being disposed wholly or partly inside the channel in contact with the conduit and the sleeve.
  • the mixer forms a constituent spacer of the spacing device.
  • at least one mixer forms at least one component of the spacing device being interposed between the conduit and the sheath.
  • each of the cells is capable of accommodating a mixer.
  • the mixer is capable of having at least one opening communicating on at least one passage, to prevent clogging of the orifice (s) and / or the passage (s) by the mixer.
  • Such provisions are intended to promote the expulsion of the refrigerant from the conduit to the mixer and / or out of the mixer to the passage or passages.
  • the opening is likely to be formed of a slot formed through the mixer or a blind window which open on the passage or passages extending along the dispensing device.
  • the transverse section of the opening is in particular of a surface greater than the cross-sectional area of the orifice (s) and / or the passage (s), to promote homogeneous flow and steady flow of refrigerant to the mixer and / or out of the channel to the tubes of the bundle included in the heat exchanger.
  • the invention also relates to a heat exchanger comprising at least one manifold provided with a dispensing device according to the invention.
  • the manifold is dedicated to the admission of the coolant via the dispensing device for the supply of refrigerant fluid tubes of a bundle of tubes that includes the heat exchanger.
  • the dispensing device comprising the conduit surrounded by the sleeve forms a member adapted to be secured to a wall of the manifold defining a chamber on which the tubes of the bundle that comprises the heat exchanger.
  • the tubes of the bundle are likely to pass through the wall of the manifold defining the chamber or to include outlets formed by openings formed through the wall of the manifold defining the chamber.
  • the manifold is extended in a longitudinal direction by providing a chamber which receives, or in other words accommodates, the dispensing device.
  • the dispensing device extends longitudinally inside the chamber in the longitudinal direction of the manifold.
  • the chamber is delimited by a wall of the collector box through which open on the tube chamber of a tube bundle of the heat exchanger.
  • the tubes are arranged successively in the longitudinal direction of the manifold.
  • the tubes may be interposed between the header and a coolant coolant return box to the manifold.
  • the sleeve is at least partly in abutment against the wall of the manifold defining the chamber.
  • the sleeve In the direction transverse to the longitudinal axis of the duct, the sleeve is able to occupy at least part of the volume of the chamber defined by the wall of the manifold through which pass or open tubes of the beam.
  • the sheath is capable of occupying the volume of the chamber in the direction transverse to the longitudinal axis of the duct.
  • passages formed through the sheath preferably open directly each to a beam tube assigned to them.
  • the configuration of the passages marries at least the configuration of outlets of the beam tubes on the manifold formed through the wall of the manifold defining the chamber.
  • an edge zone of the passages and an edge zone of the outlets of the tubes of the bundle are advantageously brazed to each other.
  • the sheath is capable of partially occupying the volume of the chamber in the direction transverse to the longitudinal axis of the duct.
  • a circulation space of the refrigerant fluid is formed inside the manifold between the dispensing device and the wall of the manifold defining the chamber.
  • the space is dedicated to a circulation of the coolant at least in part around the dispensing device, in particular the sheath, prior to its distribution to the tubes of the bundle, to complete the homogenization of the refrigerant between its liquid phase and its phase gas inside the collecting box prior to its distribution to the tubes of the bundle.
  • the heat exchanger is more particularly configured to be used as an evaporator.
  • the heat exchanger can be used to cool an air flow therethrough or to cool a liquid dedicated to cooling an organ, such as at least one battery of a vehicle providing the energy required at least in part to his propulsion.
  • the invention also relates to a refrigerant circuit comprising at least one compressor, a condenser, an expansion device and a heat exchanger according to the invention, traversed by a refrigerant.
  • the invention also relates to a ventilation system, heating and / or air conditioning, or air conditioning installation, configured to equip a vehicle.
  • the air conditioning installation of the invention comprises at least one heat exchanger according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic illustration of a refrigerant circulation circuit participating in an air conditioning installation of a vehicle.
  • FIG. 2 is a schematic illustration of a heat exchanger that comprises the circuit shown diagrammatically in FIG.
  • FIG. 3 is a partial longitudinal sectional illustration of a first embodiment of a dispensing device according to the invention.
  • - Figure 4 is a partial longitudinal sectional illustration of a second embodiment of a dispensing device according to the invention.
  • - Figure 5 is a partial longitudinal sectional illustration of a third embodiment of a dispensing device according to the invention.
  • FIG. 6 is a partial illustration of a heat exchanger provided with the dispensing device represented in FIG. 3.
  • FIG. 7 is a partial illustration of an exemplary embodiment of a heat exchanger provided with the dispensing device represented in FIG. 4.
  • FIG. 8 is a partial illustration of another exemplary embodiment of a heat exchanger provided with the dispensing device represented in FIG. 4.
  • FIG. 9 is a partial illustration of a heat exchanger provided with the dispensing device represented in FIG. 5.
  • an air conditioning installation for a vehicle includes a closed circuit 1 inside which circulates a refrigerant fluid FR.
  • the circuit 1 essentially comprises, successively in the direction SI of circulation of the refrigerant fluid FR, a compressor 2, a condenser 3 or gas cooler, an expansion member 4 and at least one heat exchanger 5
  • a minimal architecture of the circuit 1 is given as an indication and is not restrictive as to the scope of the invention with regard to various potential architectures of the circuit 1.
  • the heat exchanger 5 is for example dedicated to the cooling of a flow of air FA passing therethrough, as illustrated in FIG. 2.
  • a flow of air FA is notably used for heat treatment of the air of the vehicle interior or for example still to cool a body of the vehicle in operation.
  • the heat exchanger 5 is dedicated to the cooling of a liquid used to cool a body of the vehicle by operation, such as one or more batteries supplying electrical energy to a propulsion electric propulsion of the vehicle.
  • the heat exchanger 5 comprises a bundle 6 of tubes 12 interposed between a manifold 7 and a return box 8.
  • the manifold 7 extends in a longitudinal direction D1 oriented perpendicular to a extension direction D3 of the tubes 12 of the bundle 6 between the manifold 7 and the return box 8.
  • the manifold 7 delimits a chamber 9 supplied with refrigerant fluid FR through an inlet mouth 10.
  • the refrigerant fluid FR circulates inside the heat exchanger 5 to cool at least the tubes 12 of the bundle 6, then is discharged out of the heat exchanger 5 through an outlet mouth 11.
  • the outlet mouth 11 is formed through the collector box
  • the heat exchanger 5 is a heat exchanger with "U” circulation.
  • the outlet mouth 11 may be formed through the return box 8, which then implies that the heat exchanger 5 is an "I" circulation heat exchanger.
  • the heat exchanger 5 is of the U-circulation type of the refrigerant fluid FR.
  • the heat exchanger 5 is intended for cooling an air flow FA.
  • the tubes 12 of the bundle 6 typically comprise fins 13 promoting the heat exchange between the air flow FA and the tubes 12 of the bundle 6.
  • the air flow FA passes through the bundle 6 transversely to the general plane PI of the exchanger 5, flowing along the tubes 12.
  • the refrigerant fluid FR flows from the manifold 7 to a first ply 12a of tubes 12 of the bundle 6 dedicated to the supply of the return box 8 of refrigerant FR. Then the refrigerant fluid FR flows from the gearbox 8 to the manifold 7 through a second ply 12b of tubes 12 of the bundle 6. The first ply 12a and the second ply 12b are superimposed according to the direction of flow of the flow. FA air through the heat exchanger 5.
  • Such a configuration of the heat exchanger 5 makes it particularly useful to obtain a homogeneous distribution of the refrigerant fluid FR between its liquid phase and its gaseous phase and a homogeneous distribution of the refrigerant fluid FR along the manifold 7 to each of the tubes 12 of the first ply 12a of the bundle 6.
  • the chamber 9 houses a dispensing device 18 extending in a longitudinal direction D2 parallel to the longitudinal extension direction D 1 of the manifold 7.
  • the dispensing device 18 comprises a conduit 14 extending along a longitudinal axis A1 between a first end 15 and a second end 16 of the conduit 14.
  • the conduit 14 is intended in particular to provide a homogenization of the refrigerant FR between its liquid phase and its gaseous phase during its evacuation out duct 14.
  • the longitudinal axis Al of the duct 14 is oriented parallel to the extension direction D1 of the manifold 7 and defines the longitudinal extension direction D2 of the dispensing device 18.
  • the dispensing device 18 is potentially centered inside. of the manifold 7 as illustrated in FIG. 1 or to be eccentric inside the manifold 7 with respect to a central longitudinal axis A2 extending from the manifold 7 as illustrated in FIG. 2.
  • a first longitudinal end of the conduit 14 comprises the inlet mouth 10 for the supply of refrigerant FR of the dispensing device 18 via the conduit 14.
  • the inlet mouth 10 is capable of receiving the refrigerant fluid FR from the outside the dispensing device 18 either directly or via a connecting member of the heat exchanger 5 with the fluid circuit 1 shown in Figure 1.
  • the second end 16 of the conduit 14 is closed.
  • At least one orifice 17 is formed through the conduit 14 for the evacuation of the fluid FR refrigerant from the conduit 14 to the chamber 9.
  • the conduit preferably comprises a plurality of orifices 17 provided over at least a part of its length to promote the homogenization of the refrigerant discharged along the conduit 14 between its liquid phase and its gaseous phase.
  • FIGS. 3 to 5 various embodiments of a dispensing device 18a, 18b, 18c according to the invention are illustrated.
  • the dispensing devices 18a, 18b, 18c illustrated in FIGS. 3 to 5 are arranged to be housed in the manifold 7 from which the tubes 12 of the first ply 12a of tubes 12 of the bundle 6 are supplied with refrigerant FR as shown in Figures 6 to 9.
  • the dispensing devices 18a, 18b, 18c comprise at least the duct 14 provided with a plurality of orifices 17 through which the refrigerant FR admitted into the duct 14 is discharged.
  • second end 16 of the conduit 14 is closed by a shutter 16 ', such as for example a bottom wall incorporated in the conduit 14 illustrated in Figures 3 to 5.
  • the second end 16 of the conduit 14 is for example closed by a wall of the manifold 7 or for example still is closed by a nozzle equipping the second end of the conduit 14.
  • the duct 14 is housed inside a sleeve 19, the latter comprising passages 20 for admission of the refrigerant FR discharged through the orifices 17.
  • the sleeve 19 is closed at each of its ends along the longitudinal axis Al of the duct 14, such as for example by a bottom wall 19a incorporated in the sleeve 19 and / or by at least one plug 19b illustrated in FIGS. 4 and 5.
  • one and / or the other of the longitudinal ends the sleeve 19 is for example closed by a wall of the manifold 7 or for example still is closed by end pieces fitted to the longitudinal ends 15, 16 of the duct 14.
  • the passages 20 open outward distribution devices 18a, 18b ,
  • the transverse section T1 of the passages 20 is differentiated from the transverse section T2 of the orifices 17.
  • passages 20 is greater than the transverse section T2 of the orifices 17.
  • the orifices 17 are aligned along a first straight line L1 and the passages 20 are aligned along a second straight line L2 parallel to the longitudinal axis A1 of the conduit 14.
  • the duct 14 and the sheath 19 are mounted coaxially one inside the other along the longitudinal axis Al of the duct 14.
  • the duct 14 and the sheath 19 can also be mounted eccentrically relative to each other. the other.
  • the number of orifices 17 and the number of passages 20 formed along the distribution devices 18a, 18b and 18c can be differentiated according to the configuration of a heat exchanger to which the distribution device 18a is intended to be implanted. , 18b, 18c, especially with regard to the number of tubes of the bundle that includes the heat exchanger.
  • the duct 14 is threaded inside the sheath 19.
  • the external dimension of the duct 14 corresponds to the inside dimension of the sheath 19.
  • the inner face of the sleeve 19 is in direct contact against the outer face of the conduit 14.
  • the sleeve 19 defines the bulk of the dispensing devices 18a, 18b, 18c in a transverse direction DT to the longitudinal axis A1 of the conduit 14
  • the external dimension of the duct 14 is delimited by its face through which the outlets 17 open towards the outside of the duct 14.
  • the orifices 17 are open on the passages 20 with which they are directly communicating. line L1 and the second line L2 being substantially merged.
  • the refrigerant fluid FR admitted inside the conduit 14 is discharged from the orifices 17 directly to the outlet of the passages 20 oriented towards the orifices 17 which are assigned to them.
  • the duct 14 is provided at its periphery with a spacing device 21 interposed between the sleeve 19 and the duct 14 in the direction transverse DT to the longitudinal axis Al of the conduit 14.
  • the spacing device 21 extends at least partly along the conduit 14, providing at least one channel 22 between the sleeve 19 and the conduit 14 which carry the against the other by means of the spacing device 21.
  • the sleeve 19 thus forms an enclosure remotely surrounding the conduit 14 to provide the channel 22 between the conduit 14 and the sleeve 19.
  • the refrigerant fluid FR admitted inside the conduit 14 is thus able to be discharged through the orifices 17 to the channel 22, then to circulate inside the channel 22 at least partly around the conduit 14 to the passages 20 for its evacuation out of the dispensing devices 18b, 18c.
  • the spacing device 21 may be formed by machining and / or by deformation of the wall of the conduit 14 and / or the wall of the sleeve 19.
  • the spacing device may also be formed of at least one interposed spacer between the conduit 14 and the sleeve 19.
  • the spacing device 21 is incorporated in the conduit 14 by machining its peripheral wall, forming a groove extending around the peripheral wall of the conduit 14. The machining performed subdivide the spacing device 21 in a plurality of slots 21a arranged successively along the conduit 14.
  • the slots 21a extend around the conduit 14 by being configured as closed rings.
  • the crenellations 21a thus compartmentalize the channel 22 into successive cells 22a along the conduit 14 or in other words along the dispensing device 18b.
  • At least one orifice 17 and at least one passage 20 open on each of the cells 22a.
  • the refrigerant fluid FR admitted inside the conduit 14 is thus able to be discharged through the orifices 17 to each of the cells 22a composing the channel 22. Then the refrigerant fluid FR can flow independently inside each of the cells 22a. to the passages 20, through which the coolant FR is able to be discharged from the dispensing device 18b.
  • the spacing device 21 is formed of a 21b spacer extending interposed along the first conduit 14 and the sheath 19.
  • the spacer 21b can be advantageously secured to the conduit 14 and / or sheath 19 by brazing, the conduit 14 and the sheath 19 bearing one against the other via the spacer 21b.
  • the spacer 21b is in particular configured as a permeable member allowing circulation of the cooling fluid FR generally inside the channel 22 from the orifices 17 to the passages 20.
  • the spacer 21b is advantageously constituted by a mixer 21b able to mix between a liquid phase and a gas phase the refrigerant fluid FR admitted inside the channel 22, prior to its removal from the passages 20.
  • the mixer formed by the spacer 21b is in particular a turbulence generating member in the flow of the refrigerant fluid FR flowing inside the channel 22.
  • the spacing device 21 is easily feasible industrially at lower cost, forming with the conduit 14 and / or with the sheath 19 a constituent unit assembly of the dispensing device 18b, 18c.
  • the spacing device 21 is formed by machining and / or by deformation of the conduit 14 and / or the sleeve 19, it is to be considered that the external dimension of the conduit 14 and / or the inner dimension of the sleeve is delimited. by the spacing device 21 or components of the spacing device 21 that the conduit 14 and / or the sleeve 19 are capable of incorporating.
  • the orifices 17 and the passages 20 are angularly offset by 180 ° about the longitudinal axis A1 of the duct 14.
  • the orifices 17 and the passages 20 are diametrically opposed to the longitudinal axis Al of the conduit 14.
  • the path traveled by the refrigerant FR inside the channel 22 around the conduit 14, from the orifices 17 to the passages 20, is optimized.
  • the first line L1 and the second line L2 extend parallel on either side of the longitudinal axis Al of the duct 14 in the transverse direction DT to the longitudinal axis Al of the duct 14.
  • the orifices 17 are arranged along the duct 14 by providing a mixture of the refrigerant fluid FR discharged along the duct 14 between its liquid phase and its liquid phase. gas phase.
  • the mixture of the refrigerant fluid FR between its liquid phase and its gas phase is improved by its circulation through the channel 22 inside the dispensing device 18b, 18c prior to its evacuation from the dispensing device 18b, 18c to the chamber 9 of the manifold 7 as illustrated in Figures 7 to 9.
  • the passages 20 are arranged along the sleeve 19 by providing a discharge of the refrigerant fluid FR along the distribution device 18b, 18c adapted to a refrigerant supply FR of the tubes 12 of the bundle 6 of the heat exchanger 5 which is homogeneous following the length of the dispensing device 18b, 18c.
  • the dispensing devices 18a, 18b, 18c shown in Figures 3 to 5 are housed inside the chamber 9 formed inside the manifold 7.
  • the chamber 9 is delimited by a wall 7a of the manifold 7 extending along the length of the dispensing devices 18a, 18b, 18c.
  • the outer face of the sleeve 19 extending along the dispensing devices 18a, 18b, 18c bears at least partially against the wall 7a of the manifold 7 delimiting the chamber 9. It is to be considered that at least one of the conduit 14, the sleeve 19 and / or the spacer 21b can also carry, in particular to at least one of their longitudinal ends, against another wall of the manifold 7 to which the distribution device 18a, 18b, 18c can be brazed for its attachment to the manifold 7.
  • the wall 7a of the manifold 7 defining the chamber 9 is formed by eyelets 23 formed in extension of the tubes 12 of the bundle 6.
  • the eyelets 23 are successively abutted in the longitudinal direction Dl of the box
  • the distribution devices 18a, 18b, 18c extend longitudinally through openings in the eyelets 23, on which the dispensing devices 18a, 18b, 18c are brazed through the sheath 19.
  • the distribution devices 18a, 18b, 18c occupy at least partly the the volume of the chamber 9, being fixed by brazing to the wall 7a of the manifold 7 defining the chamber 9.
  • the outlets 24 of the tubes 12 of the bundle 6 are preferably advantageously formed through the wall 7a of the manifold 7 delimiting the chamber 9. More particularly, the eyelets 23 are formed at one end of plates 25 between which are formed the tubes 12 of the bundle 6 which open directly on the chamber 9.
  • the distribution device 18a illustrated in FIG. 3 is installed in the manifold 7.
  • the chamber 9 of the manifold 7 is compartmentalized in successive El spaces along the longitudinal direction D1 of the manifold 7, the spaces El are delimited between the eyelets 23 and the sheath 19.
  • the orifices 17 and the passages 20 are individually opening directly on each other.
  • the orifices 17 and the passages 20 open on each of the spaces E 1 diametrically opposite the outlets 24 of the tubes 12 of the bundle 6 on the chamber 9 with respect to the longitudinal axis A1 of the conduit 14.
  • the refrigerant fluid FR admitted inside the conduit 14 is able to be discharged from the conduit 14 through the orifices 17 and to be admitted directly inside the passages
  • the coolant FR is intended to be discharged from the dispensing device 18a through the passages 20 to each of the spaces El. Then the refrigerant fluid FR can circulate around the conduit 14 through the spaces El to the outlets 24 of each of the tubes 12 of the bundle 6.
  • the distribution devices 18b, 18c illustrated in FIGS. 4 and 5 are installed in the manifold 7.
  • the orifices 17 and the passages 20 are arranged diametrically opposite each other with respect to the longitudinal axis A1 of the conduit 14.
  • the orifices 17 open on the channel 22 opposite the outlet of the passages 20 on the channel 22 in the transverse direction DT to the longitudinal axis Al of the conduit 14.
  • the passages 20 are arranged opposite the outlets 24 of the tubes 12 of the bundle 6, which open on the chamber 9 diametrically opposite the orifices 17 relative to the longitudinal axis Al of the conduit 14.
  • the efficiency of the distribution of the refrigerant fluid FR to the tubes 12 of the bundle 6 is optimized.
  • the refrigerant fluid FR admitted inside the conduit 14 is able to be discharged from the conduit 14 through the orifices 17 to the channel 22, then to circulate inside the channel 22 around the conduit 14 over an angular range of 180 °. Then the refrigerant fluid FR is able to be discharged out of the channel 22 via the passages 20, to be distributed out of the manifold 7, in particular out of the chamber 9, to each of the tubes 12 of the bundle 6.
  • the dispensing device 18b illustrated in Figure 4 is installed inside the manifold 7.
  • the channel 22 is partitioned by the spacing device 21 in successive cells 22a along the dispensing device 18b.
  • the orifices 17 and the passages 20 are in equal numbers being successively aligned along the distribution device 18b in the transverse direction DT to the longitudinal axis A1 of the duct 14.
  • the refrigerant fluid FR is able to be discharged from the conduit 14 through the orifices 17 to each of the cells 22a composing the channel 22.
  • the refrigerant fluid FR can then circulate inside each of the cells 22a around the conduit 14 towards the passages 20, for its distribution out of the manifold 7 to each outlet 24 of the tubes 12 of the bundle 6.
  • the tubes 12 of the bundle 6 are each supplied with refrigerant FR from a cell 22a which is assigned to them, each cells 22a being individually supplied with refrigerant fluid FR through an orifice 17.
  • the dispensing device 18c illustrated in FIG. 5 is installed inside the manifold 7.
  • the spacing device 21 is formed by the mixer 21b formed of a permeable unitary body. extending between the conduit 14 and the sleeve 19 in the longitudinal direction D2 of the dispensing device 18c.
  • the orifices 17 and the passages 20 are in different numbers, the number of the orifices 17 being greater than the number of the passages 20.
  • the refrigerant fluid FR is able to be discharged from the conduit 14 through the orifices 17 generally inside the channel 22.
  • the refrigerating fluid FR can then flow through the mixer 21b to the passages 20 to complete its homogenization between its liquid phase and its gaseous phase previously carried out from its spraying out of the conduit 14 Then the refrigerant fluid FR is discharged out of the manifold 7 through the passages 20 to each of the outlets 24 of the tubes 12 of the bundle 6.
  • the passages 20 can be individually arranged facing the outlets 24 of the tubes 12 of the bundle 6 on which the passages 20 open directly.
  • the configuration of the passages 20 marries at least the configuration of the outlets 24 of the tubes 12 of the bundle 6, to obtain a reliable and efficient distribution of the refrigerant fluid FR to each of the tubes 12 of the bundle 6, homogeneously for all the tubes 12 beam 6 along distribution devices 18b, 18c.
  • the foregoing description clearly explains how the invention makes it possible to achieve the objectives it has set itself, and in particular to propose a dispensing device that homogenizes the distribution of the refrigerant fluid along the collecting box, to guarantee a quasi admission. - identical refrigerant in each tube of the beam.
  • the structural organization of the dispensing device makes it adaptable to lower costs according to the arrangement of a specific heat exchanger, especially with regard to the number of tubes of the beam that it comprises.
  • dispensing device according to the invention, especially as regards its integration in a manifold.
  • the dispensing device has just been described by way of nonlimiting example and its use will be constituted as soon as two tubular elements are arranged one inside the other, each of the elements being provided with holes traversed by the fluid. refrigerant.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de distribution (18a) d'un fluide réfrigérant (FR) configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice (7) d'un échangeur thermique (5). Le dispositif de distribution (18a) s'étend selon une direction longitudinale (D2) et comprend au moins un conduit (14) étendu suivant un axe longitudinal (Al). Le conduit (14) comporte à une première de ses extrémités (15) longitudinales une bouche d'entrée (10) pour l'admission du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du conduit (14) et est fermé à une deuxième extrémité (16) longitudinale. Le conduit (14) comporte suivant au moins une partie de sa longueur au moins un orifice (17) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du conduit (14). Le dispositif de distribution (18a) comprend au moins un fourreau (19) qui entoure au moins en partie le conduit (14). Le fourreau (19) comporte au moins un passage (20) en communication avec au moins un orifice (17) pour l'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du dispositif de distribution (18a).

Description

Dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique.
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. Π 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 (DELPHI TECH INC).
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 distribution d'un fluide réfrigérant configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique. L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique équipé d'un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant 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 la distribution du fluide réfrigérant dans la boîte collectrice de manière homogène entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. Π est encore plus spécifiquement visé par l'invention de procurer une alimentation homogène en fluide réfrigérant des tubes du faisceau interposés entre la boîte collectrice et la boîte de renvoi de l'échangeur thermique.
Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de distribution du fluide réfrigérant pouvant être obtenu industriellement à moindres coûts.
Il est notamment recherché une obtention à moindres coûts et une efficacité du dispositif de distribution, permettant d'obtenir 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 de l'échangeur thermique
Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de distribution du fluide réfrigérant 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 distribution de l'invention s'étend selon une direction longitudinale et comprend au moins un conduit étendu suivant un axe longitudinal. Le conduit comporte à une première de ses extrémités longitudinales une bouche d'entrée pour l'admission du fluide réfrigérant à l'intérieur du conduit. Le conduit est fermé à une deuxième extrémité longitudinale et comporte suivant au moins une partie de sa longueur au moins un orifice d'évacuation du fluide réfrigérant hors du conduit.
Ainsi, le fluide réfrigérant est prévu d'être admis à l'intérieur du conduit à sa première extrémité longitudinale communiquant avec la bouche d'entrée. La fermeture du conduit à sa deuxième extrémité longitudinale force le passage du fluide réfrigérant à travers le ou les orifices pour son évacuation hors du conduit. La communication entre le conduit et la bouche d'entrée est une mise en communication fluidique entre eux procurant une circulation du fluide réfrigérant entre la bouche d'entrée et le conduit et plus spécifiquement entre la bouche d'entrée et l'évidement du 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. En d'autres termes, la mise en communication entre des organes relève d'une configuration des organes l'un par rapport à l'autre procurant une circulation d'un fluide entre les organes ou entre des volumes délimités par ces organes, le fluide étant apte à circuler à travers un organe, ou volume délimité par cet organe, vers au moins un autre organe, ou volume délimité par cet autre organe, avec lequel il est en communication.
Selon l'invention, le dispositif de distribution comprend au moins un fourreau qui entoure au moins en partie le conduit. Le fourreau comprend au moins un passage en communication avec au moins un orifice, pour l'évacuation du fluide réfrigérant hors du dispositif de distribution.
Le fourreau forme un organe intermédiaire entre le conduit et l'extérieur du dispositif de distribution. Le conduit est avantageusement enfilé à l'intérieur du fourreau, une face intérieure du fourreau et une face extérieure du conduit portant l'une contre l'autre le long du dispositif de distribution, transversalement par rapport à l'axe longitudinal du conduit. La portée l'un contre l'autre du fourreau et du conduit peut être réalisée soit par contact direct entre le fourreau et le conduit, soit via un dispositif d'espacement interposé entre eux tel que décrit plus loin.
Le conduit et le fourreau peuvent être avantageusement solidarisés l'un à l'autre par brasage, notamment au four. L'organisation structurellement simple du dispositif de distribution permet son obtention industrielle à des coûts modérés tout en améliorant la performance d'un échangeur thermique équipé du dispositif de distribution.
L'assemblage entre eux par brasage des composants du dispositif de distribution peut être réalisé : -) lors d'une opération spécifique de fabrication du dispositif de distribution,
-) lors d'une opération de montage au moins du dispositif de distribution à l'intérieur de la boîte collectrice de l'échangeur thermique,
-) lors d'une opération d'assemblage par brasage d'au moins une partie des composants de l'échangeur thermique entre eux. De tels composants de l'échangeur thermique comprennent notamment au moins les tubes d'un faisceau de tubes de l'échangeur thermique débouchant sur la boîte collectrice et par exemple sur une boîte de renvoi du fluide réfrigérant vers la boîte collectrice. La configuration du ou des orifices à travers lesquels le fluide réfrigérant est évacué hors du conduit peut être avantageusement différenciée de la configuration du ou des passages à travers lesquels le fluide réfrigérant est distribué hors du dispositif de distribution vers les tubes du faisceau que comporte l'échangeur thermique. La configuration, le nombre et/ou la répartition des orifices ménagés le long du conduit peuvent être déterminés indépendamment de la configuration, du nombre et/ou de la répartition des passages ménagés le long du fourreau.
Plus particulièrement, l'orifice ou les orifices sont spécifiquement configurés et/ou répartis le long du conduit pour pulvériser le fluide réfrigérant en favorisant son mélange entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. Le ou les passages sont spécifiquement configurés et/ou répartis le long du fourreau pour fiabiliser et améliorer la distribution du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boîte collectrice, en procurant le long du dispositif de distribution une alimentation homogène en fluide réfrigérant de chacun des tubes du faisceau de l'échangeur thermique pour en améliorer la performance.
En d'autres termes, les modalités procurant le mélange du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse à l'intérieur du dispositif de distribution sont dissociées des modalités d'évacuation du fluide réfrigérant hors du dispositif de distribution. Les agencements d'un ou de plusieurs orifices le long du conduit peuvent être avantageusement dissociés des agencements d'un ou de plusieurs passages le long du fourreau.
Il en ressort que l'échangeur thermique est obtenu performant et que le dispositif de distribution est aisément adaptable à moindres coûts selon la configuration de l'échangeur thermique, notamment au regard du nombre de tubes à alimenter en fluide réfrigérant qui débouchent sur le long de la boîte collectrice.
Par exemple selon une forme de réalisation, le passage est susceptible d'être configuré en une fente s'étendant le long du fourreau pour distribuer le fluide réfrigérant à travers la fente à l'intérieur de la boîte collectrice le long du dispositif de distribution. La fente s'étend alors dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension du dispositif de distribution objet de l'invention. Par exemple encore selon une autre forme de réalisation, plusieurs passages peuvent être ménagés le long du fourreau en étant chacun placés directement en communication avec le débouché sur la boîte collectrice d'un tube du faisceau qui leur est individuellement affecté. Dans le cas où un dispositif d'espacement est interposé entre le conduit et le fourreau, les positions relatives entre le ou les orifices et le ou les passages autour de l'axe longitudinal du conduit peuvent être avantageusement aménagées pour accroître le chemin de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur du dispositif de distribution au moins en partie autour du conduit.
Par exemple, le conduit comporte plusieurs orifices répartis le long du conduit et le fourreau comporte plusieurs passages répartis le long du fourreau. Dans ce cas, au moins un orifice communique directement avec au moins un passage. La notion de communication directe entre l'orifice et le passage est en d'autres termes une mise en communication du débouché de l'orifice hors du conduit avec le débouché du passage orienté vers l'évidement intérieur du fourreau ou en d'autres termes vers le conduit.
Les passages ménagés à travers le fourreau peuvent alors être spécifiquement configurés pour procurer au mieux une distribution fiable du fluide réfrigérant individuellement vers chacun des tubes du faisceau que comporte l'échangeur thermique. Le fluide réfrigérant homogénéisé lors de sa pulvérisation successivement à travers les orifices est alors au mieux distribué à travers les passages vers les tubes du faisceau lors de son évacuation hors du dispositif de distribution. La distribution du fluide réfrigérant le long du dispositif de distribution est homogène pour chacun des tubes du faisceau de l'échangeur thermique.
La performance de l'échangeur thermique en est accrue. Par exemple la température d'un flux d'air traversant l'échangeur thermique se trouve considérablement équilibrée de long de l'ensemble des tubes du faisceau. Par exemple encore, la température d'un liquide de refroidissement circulant à travers un circuit hydraulique de refroidissement s'étendant au moins en partie le long de l'échangeur thermique, se trouve aussi considérablement équilibrée lors de son passage le long de l'ensemble des tubes du faisceau. En outre, les contraintes mécaniques auxquelles l'échangeur thermique est susceptible d'être soumis en raison de températures localement différenciées sont limitées, ce qui permet d'accroître sa durée de vie.
Ainsi selon une forme de réalisation, une section transverse du passage et une section transverse de l'orifice considérées parallèlement à l'axe longitudinal du conduit sont différentes. La configuration de la section trans verse de l'orifice est spécifiquement adaptée pour mélanger le fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse et la configuration de la section transverse du passage est spécifiquement adaptée pour favoriser l'alimentation homogène de l'ensemble des tubes du faisceau.
Notamment, la section transverse du passage est supérieure à la section transverse de l'orifice.
Selon des formes particulières de réalisation, la forme géométrique de l'orifice est par exemple différente de la forme géométrique du passage. Par exemple encore, l'orifice peut être incliné vers l'une ou l'autre des extrémités longitudinales du conduit et le passage être orienté perpendiculairement à la direction longitudinale du dispositif de distribution.
En d'autres termes, la section transverse du ou des orifices est configurée pour pulvériser hors du conduit le fluide réfrigérant homogène entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. La section transverse du ou des passages est configurée pour distribuer le fluide réfrigérant hors du dispositif de distribution de manière homogène le long du dispositif de distribution vers chacun des tubes du faisceau de l'échangeur thermique. La configuration des sections et les répartitions le long du dispositif de distribution du ou des orifices et du ou des passages sont notamment déterminées en fonction de la longueur de la partie du dispositif de distribution les comportant. Il en ressort que non seulement la performance de l'échangeur thermique en est améliorée, mais aussi que le dispositif de distribution est aisément adaptable à moindres coûts entre des échangeurs thermiques de différentes configurations, notamment au regard du nombre de tubes du faisceau qu'ils comportent. Une telle différenciation des sections transverses des passages et des orifices est susceptible d'être réalisée par différenciation de la géométrie en tant que forme entre le ou les passages et le ou les orifices, et/ou par différenciation entre les dimensions du ou des passages et les dimensions du ou des orifices pour une même géométrie en tant que forme des passages et des orifices.
Selon une forme de réalisation, le passage et/ou l'orifice sont orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal du conduit.
Selon une forme de réalisation, plusieurs orifices sont alignés le long d'une première droite parallèle à l'axe longitudinal du conduit. Isolément ou en combinaison avec la disposition précédente, plusieurs passages sont alignés le long d'une deuxième droite parallèle à l'axe longitudinal du conduit.
De préférence, le fourreau et le conduit sont coaxiaux.
Selon une autre forme de réalisation, le fourreau et le conduit peuvent être excentrés l'un par rapport à l'autre.
Par rapport à leur longueur d'extension, les sections transverses du fourreau et du conduit sont notamment adaptées selon la configuration d'une chambre de la boîte collectrice prévue pour loger le dispositif de distribution et sur laquelle débouchent les tubes d'un faisceau de tubes que comporte l'échangeur thermique. Selon une forme de réalisation, les sections transverses du fourreau et du conduit sont de conformations géométriques similaires, telles que circulaire ou oblongue par exemple. Le fourreau et le conduit peuvent aussi présenter des sections transverses de conformations en tant que forme géométrique différenciée. Par exemple le conduit peut être de section transverse circulaire et le fourreau être de section transverse oblongue.
Indépendamment de la conformation de la section transverse du conduit, la conformation de la section transverse du fourreau peut être spécifiquement adaptée à la conformation de la chambre de la boîte collectrice. Par exemple, la section transverse du fourreau peut être spécifiquement adaptée pour procurer une alimentation en fluide réfrigérant directement depuis plusieurs passages que comporte le fourreau vers chacun des tubes du faisceau de l'échangeur thermique.
La notion de communication directe entre les passages et les tubes du faisceau est en d'autres termes une mise en communication du débouché des passages hors du dispositif de distribution avec le débouché des tubes du faisceau vers l'intérieur de la boîte collectrice.
Par exemple encore, la section transverse du fourreau peut être spécifiquement adaptée pour procurer une alimentation en fluide réfrigérant des tubes du faisceau de l'échangeur thermique via un espace de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boîte collectrice ménagé au moins en partie autour du dispositif de distribution.
Selon un exemple de réalisation, au moins un orifice débouche directement sur au moins un passage. Plus particulièrement, un débouché des orifices vers l'extérieur du conduit communique directement avec un débouché des passages à travers lequel est admis le fluide réfrigérant en provenance du conduit. En d'autres termes, au moins un orifice et au moins un passage sont superposés en débouchant directement l'un sur l'autre. Le fluide réfrigérant évacué à travers les orifices est ainsi directement projeté vers les passages. Les débouchés de plusieurs orifices vers l'extérieur du conduit et les débouchés de plusieurs passages vers le conduit sont susceptibles d'être alignés suivant une même droite parallèle à l'axe longitudinal du conduit. En d'autres termes, une première droite et une deuxième droite sont alors confondues en une même droite suivant une direction transverse à l'axe longitudinal du conduit, la face intérieure du fourreau portant alors directement contre la face extérieure du conduit.
D'autres configurations de répartitions des passages le long du fourreau et/ou des orifices le long du conduit peuvent être appliquées. Par exemple, les passages et/ou les orifices peuvent être répartis en étant alignés le long de plusieurs droites parallèles à l'axe longitudinal du conduit. Par exemple encore, les passages et/ou les orifices peuvent être répartis en quinconce. Par exemple encore, les passages et/ou les orifices peuvent être répartis le long d'une ligne formant au moins une portion d'hélice.
Selon une forme de réalisation, au moins un dispositif d'espacement est interposé entre le fourreau et le conduit. Le dispositif d'espacement ménage entre le fourreau et le conduit un canal autorisant une circulation du fluide réfrigérant au moins en partie autour du conduit depuis l'orifice vers le passage.
Le fourreau et le conduit portent notamment l'un contre l'autre par l'intermédiaire du dispositif d'espacement. Le dispositif d'espacement est susceptible de comprendre un ou plusieurs composants répartis angulairement autour de l'axe longitudinal du conduit et/ou le long du dispositif de distribution.
Selon une forme de réalisation, le dispositif d'espacement comprend au moins une entretoise rapportée en interposition entre le conduit et le fourreau. L'entretoise est susceptible de former l'un au moins des composants du dispositif d'espacement. Par exemple, l'entretoise est configurée en au moins un tube entourant au moins en partie le conduit.
Par exemple encore, l'entretoise est au moins en partie ménagée par apport de matière sur le conduit et/ou sur le fourreau. Dans ce cas, l'entretoise est par exemple configurée en au moins un anneau. L'anneau est susceptible d'être refermé sur lui-même ou d'être configuré en portion d'anneau ou en d'autres termes en anneau ouvert. Plusieurs anneaux peuvent être répartis le long du dispositif de distribution. Dans le cas d'une formation de l'entretoise au moins en partie par apport de matière, l'entretoise comprend par exemple encore des pastilles réparties angulairement autour de l'axe longitudinal du conduit et/ou le long du dispositif de distribution. Selon une forme de réalisation, le dispositif d'espacement est par exemple encore au moins en partie issu du conduit et/ou du fourreau. Dans ce cas, le dispositif d'espacement est notamment au moins en partie ménagé par déformation et/ou par usinage du conduit et/ou du fourreau. Selon une forme de réalisation, le dispositif d'espacement est par exemple encore au moins en partie formé par un crènelage comprenant au moins un créneau configuré en anneau. Le crènelage est par exemple réalisé par usinage du conduit. Un anneau constitutif d'au moins un créneau est susceptible d'être refermé sur lui-même ou d'être configuré en portion d'anneau ou en d'autres termes en anneau ouvert. Plusieurs créneaux peuvent être répartis le long du dispositif de distribution.
Les exemples qui viennent d'être donnés de différentes formes de réalisation possibles du dispositif d'espacement sont mentionnés à titre d'exemples de réalisation et ne sont pas limitatifs au regard d'autres formes possibles de réalisation du dispositif d'espacement.
Selon une forme de réalisation, le canal est compartimenté en cellules réparties successivement suivant la direction longitudinale du dispositif de distribution. Au moins un passage et au moins un orifice débouchent sur chacune des cellules. Les cellules sont avantageusement prévues pour procurer une alimentation individuelle en fluide réfrigérant de chacun des tubes du faisceau via au moins un passage débouchant sur au moins une cellule affectée à l'alimentation en fluide réfrigérant d'un tube donné du faisceau.
Les cellules sont avantageusement délimitées entre deux composants du dispositif d'espacement configurés en anneaux fermés entourant le conduit. En d'autres termes, le dispositif d'espacement comprend plusieurs composants configurés en anneaux fermés et successivement répartis le long du dispositif de distribution. Les cellules sont individuellement délimitées entre deux composants adjacents suivant la direction longitudinale du dispositif de distribution.
Le dispositif de distribution est ainsi apte à équiper un échangeur thermique dont le faisceau comporte potentiellement un nombre conséquent de tubes. Malgré le nombre conséquent de tubes du faisceau, le dispositif de distribution est performant en procurant une distribution efficace et homogène du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase vapeur équitablement vers chacun des tubes du faisceau le long du dispositif de distribution. Le dispositif de distribution est aisément adaptable à moindres coûts pour des échangeurs thermiques différemment configurés, notamment au regard du nombre de tubes du faisceau qu'ils comportent, sans affecter leur performance.
En présence du canal, au moins un orifice et au moins un passage sont susceptibles d'être disposés l'un en regard sur l'autre à distance l'un de l'autre suivant la direction transverse à l'axe longitudinal du conduit. En d'autres termes, au moins un orifice et au moins un passage sont de préférence angulairement décalés l'un par rapport à l'autre autour de l'axe longitudinal du conduit. Ainsi, le chemin de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur du dispositif de distribution est optimisé préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution. L'orifice et le passage sont par exemple angulairement décalés d'un angle de 180°, en étant disposés diamétralement à l'opposé l'un de l'autre par rapport à l'axe longitudinal du conduit. Un tel décalage angulaire vise à optimiser le chemin parcouru par le fluide réfrigérant à l'intérieur du canal autour du conduit, préalablement à son évacuation hors du canal à travers les passages.
Le décalage angulaire entre l'orifice et le passage peut aussi être d'un angle inférieur à 180°, pour éventuellement favoriser l'entraînement du fluide réfrigérant par sa phase gazeuse suivant un chemin d'extension optimisée autour du conduit à travers le canal depuis l'orifice vers le passage. Une telle éventualité est à apprécier selon l'orientation prévue par rapport à la gravité du dispositif de distribution et/ou de l'échangeur thermique muni du dispositif de distribution, suivant la direction transverse à l'axe longitudinal du conduit. Selon une forme de réalisation, le dispositif de distribution est muni d'au moins un mélangeur. Le mélangeur est un organe structurel comprenant notamment au moins un corps configuré pour mélanger le fluide réfrigérant circulant à son travers entre sa phase liquide et sa phase gazeuse, préalablement à son évacuation à travers le ou les passages.
Un tel mélangeur est un organe structurel apte à perturber un écoulement linéaire du fluide réfrigérant circulant à son travers. Le mélangeur ménage notamment des obstacles à l'encontre de l'écoulement linéaire du fluide réfrigérant circulant à son travers. L'homogénéisation du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse est ainsi obtenue performante à l'intérieur du dispositif de distribution entre le conduit et le fourreau.
Le mélangeur est par exemple formé d'un corps poreux, d'un corps perméable comportant des reliefs perturbant l'écoulement linéaire du fluide réfrigérant s'écoulant à son travers ou encore est agencé en une mousse formée d'un enchevêtrement de fils ou de fibres structuré en un corps unitaire. Le mélangeur est de préférence issu d'un matériau métallique, notamment à base d'aluminium, pour permettre son scellement par brasage sur le conduit et/ou sur le fourreau. Le mélangeur est avantageusement logé à l'intérieur du canal pour optimiser le mélange obtenu entre la phase liquide et la phase gazeuse du fluide réfrigérant évacué hors du conduit. Le mélangeur est de préférence formé d'un corps s'étendant le long du dispositif de distribution en interposition entre le conduit et le fourreau. Le mélangeur est avantageusement un exemple de réalisation du dispositif d'espacement ou de l'un au moins de ses composants, en étant disposé en tout ou partie à l'intérieur du canal en contact avec le conduit et le fourreau. En d'autres termes, le mélangeur forme une entretoise constitutive du dispositif d'espacement. Dans ce cas, au moins un mélangeur forme au moins un composant du dispositif d'espacement en étant interposé entre le conduit et le fourreau. Dans le cas où le canal est subdivisé en plusieurs cellules, chacune des cellules est susceptible de loger un mélangeur. Selon une forme de réalisation, le mélangeur est susceptible de comporter au moins une ouverture communiquant sur au moins un passage, pour éviter une obturation du ou des orifices et/ou du ou des passages par le mélangeur. De telles dispositions visent à favoriser l'expulsion du fluide réfrigérant hors du conduit vers le mélangeur et/ou hors du mélangeur vers le ou les passages. L'ouverture est susceptible d'être formée d'une fente ménagée à travers le mélangeur ou d'une fenêtre borgne qui débouchent sur le ou les passages en s'étendant le long du dispositif de distribution.
Considérée parallèlement à l'axe longitudinal du conduit, la section transverse de l'ouverture est notamment d'une surface supérieure à la surface de la section transverse du ou des orifices et/ou du ou des passages, pour favoriser l'écoulement homogène et régulier du fluide réfrigérant vers le mélangeur et/ou hors du canal vers les tubes du faisceau que comporte l'échangeur thermique.
L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique comportant au moins une boîte collectrice munie d'un dispositif de distribution conforme à l'invention. La boîte collectrice est dédiée à l'admission du fluide réfrigérant via le dispositif de distribution pour l'alimentation en fluide réfrigérant des tubes d'un faisceau de tubes que comporte l'échangeur thermique.
Il est ainsi à considérer que le dispositif de distribution comprenant le conduit entouré du fourreau forme un organe prévu pour être solidarisé à une paroi de la boîte collectrice délimitant une chambre sur laquelle débouche les tubes du faisceau que comporte l'échangeur thermique. Les tubes du faisceau sont susceptibles de passer à travers la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre ou de comporter des débouchés formés par des ouvertures ménagées à travers la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre.
Plus particulièrement et en d'autres termes, la boîte collectrice est étendue suivant une direction longitudinale en ménageant une chambre qui reçoit, ou autrement dit loge, le dispositif de distribution. Le dispositif de distribution s'étend longitudinalement à l'intérieur de la chambre suivant la direction longitudinale de la boîte collectrice. La chambre est délimitée par une paroi de la boîte collectrice à travers laquelle débouchent sur la chambre des tubes d'un faisceau de tubes de l'échangeur thermique. Les tubes sont disposés successivement suivant la direction longitudinale de la boîte collectrice.
Selon une forme particulière de réalisation, les tubes sont susceptibles d'être interposés entre la boîte collectrice et une boîte de renvoi du fluide réfrigérant vers la boîte collectrice.
Selon une forme de réalisation, le fourreau est au moins en partie en appui contre la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre.
Suivant la direction transverse à l'axe longitudinal du conduit, le fourreau est susceptible d'occuper au moins en partie le volume de la chambre délimité par la paroi de la boîte collectrice à travers laquelle passent ou débouchent les tubes du faisceau. En d'autres termes selon une forme de réalisation, le fourreau est susceptible d'occuper le volume de la chambre suivant la direction transverse à l'axe longitudinal du conduit. Une telle forme de réalisation est notamment appliquée dans le cas où les tubes du faisceau sont avantageusement directement alimentés en fluide réfrigérant depuis les passages pour favoriser la distribution du fluide réfrigérant vers chacun des tubes du faisceau le long du dispositif de distribution.
Ainsi des passages ménagés à travers le fourreau débouchent de préférence directement chacun sur un tube du faisceau qui leur est affecté. La configuration des passages épouse à minima la configuration des débouchés des tubes du faisceau sur la boîte collectrice ménagés à travers la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre. Dans ce cas, une zone de bordure des passages et une zone de bordure des débouchés des tubes du faisceau sont avantageusement brasées les unes aux autres.
Selon une autre forme de réalisation, le fourreau est susceptible d'occuper partiellement le volume de la chambre suivant la direction transverse à l'axe longitudinal du conduit. Une telle forme de réalisation est notamment appliquée dans le cas où un espace de circulation du fluide réfrigérant est ménagé à l'intérieur de la boîte collectrice entre le dispositif de distribution et la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre. L'espace est dédié à une circulation du fluide réfrigérant au moins en partie autour du dispositif de distribution, notamment du fourreau, préalablement à sa distribution vers les tubes du faisceau, pour compléter l'homogénéisation du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse à l'intérieur de la boîte collectrice préalablement à sa distribution vers les tubes du faisceau.
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.
- la figure 3 est une illustration partielle en coupe longitudinale d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de distribution conforme à l'invention.
- la figure 4 est une illustration partielle en coupe longitudinale d'un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif de distribution conforme à l'invention. - la figure 5 est une illustration partielle en coupe longitudinale d'un troisième exemple de réalisation d'un dispositif de distribution conforme à l'invention.
- la figure 6 est une illustration partielle d'un échangeur thermique muni du dispositif de distribution représenté sur la figure 3.
- la figure 7 est une illustration partielle d'un exemple de réalisation d'un échangeur thermique muni du dispositif de distribution représenté sur la figure 4.
- la figure 8 est une illustration partielle d'un autre exemple de réalisation d'un échangeur thermique muni du dispositif de distribution représenté sur la figure 4.
- la figure 9 est une illustration partielle d'un échangeur thermique muni du dispositif de distribution représenté sur la figure 5.
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 de tubes 12 interposés entre une boîte collectrice 7 et une boîte de renvoi 8. La boîte collectrice 7 s'étend suivant une direction longitudinale Dl 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 typiquement 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 D 1 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 conduit 14. 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 Dl 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 ou d'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 tel qu'illustré sur la figure 2.
Une première extrémité 15 longitudinale du conduit 14 comporte la bouche d'entrée 10 pour l'alimentation en fluide réfrigérant FR du dispositif de distribution 18 via le 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 16 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 comporte de préférence une pluralité d'orifices 17 ménagés sur au moins une partie de sa longueur pour favoriser l'homogénéisation du fluide réfrigérant évacué le long du conduit 14 entre sa phase liquide et sa phase gazeuse.
Sur les figures 3 à 9, diverses formes de réalisation d'un dispositif de distribution 18a, 18b, 18c conformes à l'invention sont illustrées. Les dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c illustrés sur les figures 3 à 5 sont agencés pour être logés dans la boîte collectrice 7 à partir de laquelle les tubes 12 de la première nappe 12a de tubes 12 du faisceau 6 sont alimentés en fluide réfrigérant FR, tel qu'illustré sur les figures 6 à 9.
Sur les figures 3 à 9, les dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c comprennent au moins le conduit 14 pourvu d'une pluralité d'orifices 17 à travers lesquels est évacué le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du conduit 14. La deuxième extrémité 16 du conduit 14 est fermée par un obturateur 16', tel que par exemple une paroi de fond incorporée au conduit 14 illustrée sur les figures 3 à 5. Alternativement, la deuxième extrémité 16 du conduit 14 est par exemple fermée par une paroi de la boîte collectrice 7 ou par exemple encore est fermée par un embout équipant la deuxième extrémité du conduit 14.
Le conduit 14 est logé à l'intérieur d'un fourreau 19, ce dernier comportant des passages 20 d'admission du fluide réfrigérant FR évacué à travers les orifices 17. Le fourreau 19 est fermé à chacune de ses extrémités suivant l'axe longitudinal Al du conduit 14, tel que par exemple par une paroi de fond 19a incorporée au fourreau 19 et/ou par au moins un bouchon 19b illustrés sur les figures 4 et 5. Alternativement, l'une et/ou l'autre des extrémités longitudinales du fourreau 19 est par exemple fermée par une paroi de la boîte collectrice 7 ou par exemple encore est fermée par des embouts équipant les extrémités longitudinales 15, 16 du conduit 14. Les passages 20 débouchent vers l'extérieur des dispositifs de distribution 18a, 18b,
18c pour distribuer le fluide réfrigérant FR vers les tubes 12 du faisceau 6 de l'échangeur thermique 5, tel qu'illustré sur les figures 6 à 9. Tel que référencé sur les figures 3 à 5 et parallèlement à l'axe longitudinal Al du conduit 14, la section transverse Tl des passages 20 est différenciée de la section transverse T2 des orifices 17. Sur les exemples illustrés, la section trans verse Tl des passages 20 est supérieure à la section transverse T2 des orifices 17. Les orifices 17 sont alignés le long d'une première droite Ll et les passages 20 sont alignés le long d'une deuxième droite L2 parallèles à l'axe longitudinal Al du conduit 14. Le conduit 14 et le fourreau 19 sont montés coaxiaux l'un à l'intérieur de l'autre suivant l'axe longitudinal Al du conduit 14. Le conduit 14 et le fourreau 19 peuvent aussi être montés excentrés l'un par rapport à l'autre.
On relèvera que le nombre d'orifices 17 et le nombre de passages 20 ménagés le long des dispositifs de distribution 18a, 18b et 18c peuvent être différenciés selon la configuration d'un échangeur thermique auquel est destiné d'être implanté le dispositif de distribution 18a, 18b, 18c, notamment au regard du nombre de tubes du faisceau que comporte l'échangeur thermique.
Le conduit 14 est enfilé à l'intérieur du fourreau 19. Sur les figures 3 et 4 et les figures 6 à 8, la dimension extérieure du conduit 14 correspond à la dimension intérieure du fourreau 19. Ainsi suivant l'axe longitudinal Al du conduit 14, la face intérieure du fourreau 19 est en contact direct contre la face extérieure du conduit 14. Le fourreau 19 délimite l'encombrement des dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c suivant une direction transverse DT à l'axe longitudinal Al du conduit 14. Sur la figure 3, la dimension extérieure du conduit 14 est délimitée par sa face à travers laquelle débouchent les orifices 17 vers l'extérieur du conduit 14. Les orifices 17 sont ouverts sur les passages 20 avec lesquels ils sont directement communiquant, la première droite Ll et la deuxième droite L2 étant sensiblement confondues. Le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du conduit 14 est évacué hors des orifices 17 directement vers le débouché des passages 20 orientés vers les orifices 17 qui leur sont affectés.
Sur la figure 4 et la figure 5, le conduit 14 est pourvu à sa périphérie d'un dispositif d'espacement 21 interposé entre le fourreau 19 et le conduit 14 suivant la direction transverse DT à l'axe longitudinal Al du conduit 14. Le dispositif d'espacement 21 s'étend au moins en partie le long du conduit 14, en ménageant au moins un canal 22 entre le fourreau 19 et le conduit 14 qui portent l'un contre l'autre par l'intermédiaire du dispositif d'espacement 21. Le fourreau 19 forme ainsi une enceinte entourant à distance le conduit 14 pour ménager le canal 22 entre le conduit 14 et le fourreau 19.
Le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du conduit 14 est ainsi apte à être évacué à travers les orifices 17 vers le canal 22, puis à circuler à l'intérieur du canal 22 au moins en partie autour du conduit 14 vers les passages 20 pour son évacuation hors des dispositifs de distribution 18b, 18c.
Le dispositif d'espacement 21 peut être ménagé par usinage et/ou par déformation de la paroi du conduit 14 et/ou de la paroi du fourreau 19. Le dispositif d'espacement peut aussi être formé d'au moins une entretoise rapportée en interposition entre le conduit 14 et le fourreau 19.
Par exemple sur la figure 4, le dispositif d'espacement 21 est incorporé au conduit 14 par usinage de sa paroi périphérique, formant un crènelage s'étendant autour de la paroi périphérique du conduit 14. Les usinages réalisés subdivisent le dispositif d'espacement 21 en une pluralité de créneaux 21a ménagés successivement le long du conduit 14.
Les créneaux 21a s'étendent autour du conduit 14 en étant configurés en anneaux fermés. Les créneaux 21a compartimentent ainsi le canal 22 en cellules 22a successives le long du conduit 14 ou en d'autres termes le long du dispositif de distribution 18b. Au moins un orifice 17 et au moins un passage 20 débouchent sur chacune des cellules 22a.
Le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du conduit 14 est ainsi apte à être évacué à travers les orifices 17 vers chacune des cellules 22a composant le canal 22. Puis le fluide réfrigérant FR peut circuler indépendamment à l'intérieur de chacune des cellules 22a vers les passages 20, à travers lesquels le fluide réfrigérant FR est apte à être évacué hors du dispositif de distribution 18b.
Par exemple encore sur la figure 5, le dispositif d'espacement 21 est formé d'une entretoise 21b s'étendant en interposition le long du premier conduit 14 et du fourreau 19. L'entretoise 21b peut être avantageusement solidarisée au conduit 14 et/ou au fourreau 19 par brasage, le conduit 14 et le fourreau 19 portant l'un contre l'autre via l'entretoise 21b. L'entretoise 21b est notamment configurée en organe perméable autorisant une circulation du fluide réfrigérant FR globalement à l'intérieur du canal 22 depuis les orifices 17 vers les passages 20.
Plus spécifiquement, l'entretoise 21b est avantageusement constituée d'un mélangeur 21b apte à mélanger entre une phase liquide et une phase gazeuse le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du canal 22, préalablement à son évacuation hors des passages 20. Le mélangeur formé par l'entretoise 21b est notamment un organe générateur de turbulences dans l'écoulement du fluide réfrigérant FR circulant à l'intérieur du canal 22. Le dispositif d'espacement 21 est aisément réalisable industriellement à moindres coûts, en formant avec le conduit 14 et/ou avec le fourreau 19 un ensemble unitaire constitutif du dispositif de distribution 18b, 18c. Dans le cas où le dispositif d'espacement 21 est formé par usinage et/ou par déformation du conduit 14 et/ou du fourreau 19, il est à considérer que la dimension extérieure du conduit 14 et/ou la dimension intérieure du fourreau est délimitée par le dispositif d'espacement 21 ou des composants du dispositif d'espacement 21 que le conduit 14 et/ou le fourreau 19 sont susceptibles d'incorporer.
Sur les exemples de réalisation illustrés sur les figures 4 et 5, les orifices 17 et les passages 20 sont angulairement décalés de 180° autour de l'axe longitudinal Al du conduit 14. En d'autres termes, les orifices 17 et les passages 20 sont diamétralement opposés par rapport à l'axe longitudinal Al du conduit 14. Le chemin parcouru par le fluide réfrigérant FR à l'intérieur du canal 22 autour du conduit 14, depuis les orifices 17 vers les passages 20, est ainsi optimisé. La première droite Ll et la deuxième droite L2 s'étendent parallèlement de part et d'autre de l'axe longitudinal Al du conduit 14 suivant la direction transverse DT à l'axe longitudinal Al du conduit 14.
Les orifices 17 sont aménagés le long du conduit 14 en procurant un mélange du fluide réfrigérant FR évacué le long du conduit 14 homogène entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. Le mélange du fluide réfrigérant FR entre sa phase liquide et sa phase gazeuse est amélioré par sa circulation à travers le canal 22 à l'intérieur du dispositif de distribution 18b, 18c préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution 18b, 18c vers la chambre 9 de la boîte collectrice 7 tel qu'illustré sur les figures 7 à 9.
Les passages 20 sont aménagés le long du fourreau 19 en procurant une évacuation du fluide réfrigérant FR le long du dispositif de distribution 18b, 18c adaptée à une alimentation en fluide réfrigérant FR des tubes 12 du faisceau 6 de l'échangeur thermique 5 qui est homogène suivant la longueur du dispositif de distribution 18b, 18c.
Plus particulièrement sur les figures 6 à 9, les dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c représentés sur les figures 3 à 5 sont logés à l'intérieur de la chambre 9 ménagée à l'intérieur de la boîte collectrice 7. La chambre 9 est délimitée par une paroi 7a de la boîte collectrice 7 s'étendant suivant la longueur des dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c.
Lorsque les dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c sont installés à l'intérieur de la boîte collectrice 7, la face extérieure du fourreau 19 s'étendant le long des dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c porte au moins en partie contre la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9. Il est à considérer que l'un quelconque au moins du conduit 14, du fourreau 19 et/ou de l'entretoise 21b peut aussi porter, notamment à l'une au moins de leurs extrémités longitudinales, contre une autre paroi de la boîte collectrice 7 à laquelle le dispositif de distribution 18a, 18b, 18c peut être brasé pour sa solidarisation à la boîte collectrice 7. Plus particulièrement sur les exemples illustrés sur les figures 6 à 9, la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9 est formée par des œillets 23 ménagés en prolongement des tubes 12 du faisceau 6. Les œillets 23 sont successivement aboutés suivant la direction longitudinale Dl de la boîte collectrice 7. Les dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c s'étendent longitudinalement à travers des ouvertures que comportent les œillets 23, sur lesquels les dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c sont brasés par l'intermédiaire du fourreau 19.
Ainsi, les dispositifs de distribution 18a, 18b, 18c occupent au moins en partie le volume de la chambre 9, en étant fixés par brasage à la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9. Les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 sont de préférence avantageusement ménagés à travers la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9. Plus particulièrement, les œillets 23 sont formés à l'une des extrémités de plaques 25 entre lesquelles sont ménagés les tubes 12 du faisceau 6 qui débouchent directement sur la chambre 9.
Sur la figure 6, le dispositif de distribution 18a illustré sur la figure 3 est installé dans la boîte collectrice 7. La chambre 9 de la boîte collectrice 7 est compartimentée en espace El successifs le long de la direction longitudinale Dl de la boîte collectrice 7, les espaces El sont délimités entre les œillets 23 et le fourreau 19.
Suivant la direction trans verse DT à l'axe longitudinal Al du conduit 14, les orifices 17 et les passages 20 sont individuellement débouchant directement les uns sur les autres. Les orifices 17 et les passages 20 débouchent sur chacun des espaces El diamétralement à l'opposé des débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 sur la chambre 9 par rapport à l'axe longitudinal Al du conduit 14.
Le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du conduit 14 est apte à être évacué hors du conduit 14 à travers les orifices 17 et à être admis directement à l'intérieur des passages
20. Puis le fluide réfrigérant FR est prévu d'être évacué hors du dispositif de distribution 18a à travers les passages 20 vers chacun des espaces El. Puis le fluide réfrigérant FR peut circuler autour du conduit 14 à travers les espaces El vers les débouchés 24 de chacun des tubes 12 du faisceau 6.
Sur les figures 7 à 9, les dispositifs de distribution 18b, 18c illustrés sur les figures 4 et 5 sont installés dans la boîte collectrice 7. Les orifices 17 et les passages 20 sont disposés diamétralement à l'opposé les uns des autres par rapport à l'axe longitudinal Al du conduit 14. Ainsi, les orifices 17 débouchent sur le canal 22 à l'opposé du débouché des passages 20 sur le canal 22 suivant la direction transverse DT à l'axe longitudinal Al du conduit 14.
Les passages 20 sont disposés en regard des débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6, qui débouchent sur la chambre 9 diamétralement à l'opposé des orifices 17 par rapport à l'axe longitudinal Al du conduit 14. L'efficacité de la distribution du fluide réfrigérant FR vers les tubes 12 du faisceau 6 est ainsi optimisée. Le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du conduit 14 est apte à être évacué hors du conduit 14 à travers les orifices 17 vers le canal 22, puis à circuler à l'intérieur du canal 22 autour du conduit 14 sur une plage angulaire de 180°. Puis le fluide réfrigérant FR est apte à être évacué hors du canal 22 via les passages 20, pour être distribué hors de la boîte collectrice 7, notamment hors de la chambre 9, vers chacun des tubes 12 du faisceau 6.
Plus particulièrement sur les figures 7 et 8, le dispositif de distribution 18b illustré sur la figure 4 est installé à l'intérieur de la boîte collectrice 7. Le canal 22 est compartimenté par le dispositif d'espacement 21 en cellules 22a successives le long du dispositif de distribution 18b. Les orifices 17 et les passages 20 sont en nombres égaux en étant successivement alignés le long du dispositif de distribution 18b suivant la direction transverse DT à l'axe longitudinal Al du conduit 14.
Le fluide réfrigérant FR est apte à être évacué hors du conduit 14 à travers les orifices 17 vers chacune des cellules 22a composant le canal 22. Le fluide réfrigérant FR peut alors circuler à l'intérieur de chacune des cellules 22a autour du conduit 14 vers les passages 20, pour sa distribution hors de la boîte collectrice 7 vers chacun des débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6. Les tubes 12 du faisceau 6 sont chacun alimentés en fluide réfrigérant FR à partir d'une cellule 22a qui leur est affectée, chacune des cellules 22a étant individuellement alimentée en fluide réfrigérant FR par un orifice 17.
Plus particulièrement sur la figure 9, le dispositif de distribution 18c illustré sur la figure 5 est installé à l'intérieur de la boîte collectrice 7. Le dispositif d'espacement 21 est formé par le mélangeur 21b formé d'un corps unitaire perméable s'étendant entre le conduit 14 et le fourreau 19 suivant la direction longitudinale D2 du dispositif de distribution 18c. Les orifices 17 et les passages 20 sont en nombres différents, le nombre des orifices 17 étant supérieur au nombre des passages 20.
Le fluide réfrigérant FR est apte à être évacué hors du conduit 14 à travers les orifices 17 globalement à l'intérieur du canal 22. Le fluide réfrigérant FR peut alors circuler à travers le mélangeur 21b jusqu'aux passages 20 pour compléter son homogénéisation entre sa phase liquide et sa phase gazeuse préalablement effectuée à partir de sa pulvérisation hors du conduit 14 à travers les orifices 17. Puis le fluide réfrigérant FR est évacué hors de la boîte collectrice 7 à travers les passages 20 vers chacun des débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6.
On relèvera sur les exemples illustrés sur les figures 8 et 9, que les passages 20 peuvent être individuellement disposés en regard des débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 sur lesquels les passages 20 débouchent directement. La configuration des passages 20 épouse à minima la configuration des débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6, pour obtenir une distribution fiable et efficace du fluide réfrigérant FR vers chacun des tubes 12 du faisceau 6, de manière homogène pour l'ensemble des tubes 12 du faisceau 6 le long des dispositifs de distribution 18b, 18c.
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 distribution 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. En outre, l'organisation structurelle du dispositif de distribution lui confère une adaptabilité 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 distribution selon l'invention, notamment en ce qui concerne son intégration dans une boîte collectrice. Le dispositif de distribution vient d'être décrit à titre d'exemple non limitatif et son usage sera constitué dès lors qu'il sera disposé deux éléments tubulaires l'un dans l'autre, chacun des éléments étant pourvus de trous parcourus par le fluide réfrigérant.
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

REVENDICATIONS
1. Dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) d'un fluide réfrigérant (FR) configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice (7) d'un échangeur thermique (5), le dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) s 'étendant selon une direction longitudinale (D2) et comprenant au moins un conduit (14) étendu suivant un axe longitudinal (Al), le conduit (14) comportant à une première de ses extrémités (15) longitudinales une bouche d'entrée (10) pour l'admission du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du conduit (14), le conduit (14) étant fermé à une deuxième extrémité (16) longitudinale et comportant suivant au moins une partie de sa longueur au moins un orifice (17) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du conduit (14), caractérisé en ce que le dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) comprend au moins un fourreau (19) qui entoure au moins en partie le conduit (14), le fourreau (19) comporte au moins un passage (20) en communication avec au moins l'orifice (17) pour l'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du dispositif de distribution (18a, 18b, 18c).
2. Dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) selon la revendication 1, dans lequel une section transverse (Tl) du passage (20) et une section transverse (T2) de l'orifice (17) considérées parallèlement à l'axe longitudinal (Al) du conduit (14) sont différentes.
3. Dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) selon la revendication 2, dans lequel la section transverse (Tl) du passage (20) est supérieure à la section transverse (T2) de l'orifice (17).
4. Dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le passage (20) et/ou l'orifice (17) sont orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal (Al) du conduit (14).
5. Dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs orifices (17) sont alignés le long d'une première droite (Ll) parallèle à l'axe longitudinal (Al) du conduit (14).
6. Dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs passages (20) sont alignés le long d'une deuxième droite (L2) parallèle à l'axe longitudinal (Al) du conduit (14).
7. Dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fourreau (19) et le conduit (14) sont coaxiaux.
8. Dispositif de distribution (18a) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un orifice (17) débouche directement sur au moins un passage (20).
9. Dispositif de distribution (18b, 18c) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel au moins un dispositif d'espacement (21) est interposé entre le fourreau (19) et le conduit (14), en ménageant entre eux un canal (22) autorisant une circulation du fluide réfrigérant (FR) au moins en partie autour du conduit (14) depuis l'orifice (17) vers le passage (20).
10. Dispositif de distribution selon la revendication 9, dans lequel le dispositif d'espacement (21) comprend au moins une entretoise (21b) interposée entre le conduit (14) et le fourreau (19).
11. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, dans lequel le dispositif d'espacement (21) est au moins en partie issu du conduit (14) et/ou du fourreau (19).
12. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel le dispositif d'espacement (21) est au moins en partie ménagé par déformation et/ou par usinage du conduit (14) et/ou du fourreau (19).
13. Dispositif de distribution (18b) selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel le dispositif d'espacement (21) est au moins en partie formé par un crènelage comprenant au moins un créneau (21a) configuré en anneau.
14. Dispositif de distribution (18b) selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, dans lequel le canal (22) est compartimenté en cellules (22a) réparties successivement suivant la direction longitudinale (D2) du dispositif de distribution (18b), au moins un passage (20) et au moins un orifice (17) débouchant sur chacune des cellules (22a).
15. Dispositif de distribution (18b) selon la revendication 14, dans lequel les cellules
(22a) sont délimitées entre deux composants (21a) du dispositif d'espacement (21) configurés en anneaux fermés entourant le conduit (14).
16. Dispositif de distribution (18b, 18c) selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, dans lequel au moins un orifice (17) et au moins un passage (20) sont angulairement décalés l'un par rapport à l'autre autour de l'axe longitudinal (Al) du conduit (14).
17. Echangeur thermique (5) comportant au moins une boîte collectrice (7) munie d'un dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, la boîte collectrice (7) étant étendue suivant une direction longitudinale (Dl) en ménageant une chambre (9) qui reçoit le dispositif de distribution (18a, 18b, 18c) s'étendant longitudinalement à l'intérieur de la chambre (9) suivant la direction longitudinale (D2) de la boîte collectrice (7), la chambre (9) étant délimitée par une paroi (7a) de la boîte collectrice (7) à travers laquelle débouchent sur la chambre (9) des tubes (12) d'un faisceau (6) de tubes (12) disposés successivement suivant la direction longitudinale (Dl) de la boîte collectrice (7).
18. Utilisation d'un échangeur thermique (5) selon la revendication 17, en tant qu'évaporateur.
19. Circuit (1) de fluide réfrigérant (FR) comprenant au moins un compresseur (2), un condenseur (3), un dispositif de détente (4) et un échangeur thermique (5) selon la revendication 17, parcourus par un fluide réfrigérant (FR).
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