EP3548827A1 - Dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique pour une installation de conditionnement d'air d'un véhicule - Google Patents

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

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Publication number
EP3548827A1
EP3548827A1 EP17817792.9A EP17817792A EP3548827A1 EP 3548827 A1 EP3548827 A1 EP 3548827A1 EP 17817792 A EP17817792 A EP 17817792A EP 3548827 A1 EP3548827 A1 EP 3548827A1
Authority
EP
European Patent Office
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conduit
orifices
tubes
duct
heat exchanger
Prior art date
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Granted
Application number
EP17817792.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3548827B1 (fr
Inventor
Julien Tissot
Jérémy BLANDIN
Kamel Azzouz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3548827A1 publication Critical patent/EP3548827A1/fr
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Publication of EP3548827B1 publication Critical patent/EP3548827B1/fr
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F28F9/027—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

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 inside a manifold 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 perfect the distribution of the refrigerant fluid in the header collector in a homogeneous manner between its liquid phase and its gaseous phase. It is even more specifically targeted by the invention to provide a homogeneous supply of refrigerant fluid bundle tubes interposed between the manifold and the return box of the heat exchanger. 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 comprises at least one first duct extended along a longitudinal axis defining the longitudinal direction of extension of the dispensing device.
  • the first conduit comprises at a first of its longitudinal ends an inlet mouth for the refrigerant fluid admission inside the first conduit.
  • the first conduit is closed at its second longitudinal end and comprises along at least a portion of its length a plurality of refrigerant discharge ports out of the first conduit.
  • the coolant is intended to be admitted inside the first conduit at its first end having the inlet mouth, the first conduit being closed at its second end to force the passage of the refrigerant through the orifices.
  • the dispensing device is mainly recognizable in that at least two orifices immediately adjacent to the longitudinal axis of the first duct are inclined towards the second end of the first duct, their outlet towards the interior of the first duct being closer to its first end than their outlet to the outside of the first conduit.
  • all the orifices of the first conduit are inclined orifices.
  • various variants can be implemented depending on the configuration of the heat exchanger and its performance obtained.
  • the first conduit may comprise at least one group of orifices inclined in number greater than two.
  • At least two groups of inclined orifices may be separated from each other by at least one intermediate orifice oriented differently with respect to the inclination of the inclined orifices.
  • the intermediate orifice may for example be oriented perpendicular to the longitudinal axis of the first conduit.
  • the intermediate orifice may be inclined towards the first end of the first conduit, its outlet into the first conduit being farther from its first end than its outlet outwardly of the first conduit.
  • the velocity of the refrigerant fluid circulating inside the first conduit and discharged successively through the inclined orifices causes the refrigerant fluid, in particular the liquid phase thereof, towards the second end of the first conduit.
  • the inclination of the inclined orifices thus promotes a homogeneous discharge of the refrigerant fluid therethrough between its liquid phase and its gaseous phase along the entire first conduit.
  • the tubes of a bundle of tubes equipping a heat exchanger are typically sequentially arranged along the longitudinal axis of the first conduit to open on a manifold.
  • the entrainment of the refrigerant fluid towards the second end of the first conduit thus makes it possible to homogenize the refrigerant supply of all the tubes of the bundle of tubes.
  • the performance of the heat exchanger is increased.
  • the temperature of the air passing through the heat exchanger is substantially balanced along all the tubes of the bundle of tubes.
  • 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 bundle of tubes.
  • the inclination angles of the inclined orifices are less than 90 ° relative to the longitudinal axis of the first conduit, to cause a drive of the refrigerant, including its liquid phase, to the second end of the first conduit.
  • the angle of inclination of the inclined orifices is measured between the longitudinal axis of the first duct and the direction of inclination of the orifices inclined towards the second end of the first duct.
  • the inclination of the inclined orifices may vary in this angular range less than 90 °, for example as a function of the individual position of the orifices inclined with respect to the ends of the first duct, depending on their number and / or their position. along the first duct, and / or as a function of the longitudinal extension of the first duct, or even of its transverse extension.
  • the number and position of inclined orifices are also likely to vary along and / or around the first conduit depending on the amount of coolant carried to the second end of the first conduit.
  • the number and the position of orifices inclined along and / or around the first duct are adapted according to a specific configuration of a heat exchanger receiving the dispensing device, to evacuate the cooling fluid. homogeneously between its liquid phase and its gaseous phase along the first conduit.
  • the inclination angles of the inclined orifices are between 30 ° and 60 ° with respect to the longitudinal axis of the first duct. Such a compromise is considered with regard to the performance obtained from the heat exchanger.
  • An angle of inclination of the inclined orifices less than 30 ° tends to affect a projection of the refrigerant through the orifices inclined in a direction providing an optimized supply of refrigerant fluid of all tubes of the tube bundle of the exchanger.
  • An angle of inclination of inclined orifices greater than 60 ° can make random a homogeneous supply of refrigerant fluid tubes of the beam.
  • angles of inclination of at least two inclined orifices are different.
  • the inclination angles of at least two inclined orifices vary progressively from the first end to the second end of the first conduit. More particularly, the inclination angles of at least two inclined orifices increase from the first end to the second end of the first conduit.
  • the variation of the inclination angles of the inclined orifices is preferably carried out successively for each of the inclined orifices.
  • the successive variation of the inclination angles of the inclined orifices is preferably carried out in a regular manner, in particular in the case where the inclined orifices are equidistant along the first duct.
  • the variation of the inclination angles of the inclined orifices is successively carried out in groups of at least two inclined orifices.
  • the inclination angles of the inclined orifices are identical.
  • the angle of inclination of each of the inclined orifices is preferably 45 ° to promote a homogeneous flow of refrigerant to the second end of the first conduit. It is also avoided a suction effect of the refrigerant by the tubes of the bundle of tubes located closest to the first end of the first conduit. Such a suction effect can be induced due to a possible depression generated in this zone extending close to the first end of the first duct, especially in the case where a mouth of the refrigerant outlet out of the heat exchanger is located close to the entrance.
  • the inclined orifices are aligned along a straight line parallel to the longitudinal axis of the first conduit.
  • the orifices may be distributed on either side of a straight line parallel to the longitudinal axis of the first conduit.
  • the inclined orifices are nevertheless preferably formed along a half volume of the first pipe considered along its longitudinal axis.
  • the inclined orifices are preferably arranged equidistant from one another along the first conduit.
  • two adjacent groups of at least two inclined orifices may be placed along the first conduit at a separation distance from one another different from that separating one from the other at least two other groups adjacent to at least two inclined orifices.
  • the dispensing device comprises at least a second longitudinally extended duct, advantageously closed at each of its longitudinal ends.
  • the second duct houses the first duct along its longitudinal extension, leaving between them a channel surrounding the first duct.
  • the second conduit is provided with passages for discharging refrigerant from the channel to the outside of the dispensing device.
  • the second conduit forms an enclosure within which extends longitudinally the first conduit, a transverse gap being provided between the first conduit and the second conduit to form the channel.
  • the refrigerant discharged through the orifices of the first conduit is able to circulate inside the channel at least partly around the first conduit prior to its evacuation out of the dispensing device through the passages.
  • a first step of homogenizing the refrigerant between its liquid phase and its gaseous phase is performed during the evacuation of the refrigerant through the orifices to the channel.
  • a second step of homogenizing the refrigerant between its liquid phase and its gaseous phase is then operated during its circulation inside the channel.
  • the channel is adapted to accommodate at least one permeable body structured in a mixer to increase the mixing of the refrigerant between its liquid phase and its gas phase prior to its evacuation out of the dispensing device through the passages.
  • a mixer is a member generating a disturbance of a linear flow of the refrigerant flowing therethrough.
  • the mixer provides obstacles against the linear flow of refrigerant inside the channel. The homogenization of the refrigerant between its liquid phase and its gaseous phase during its circulation inside the channel is thus obtained efficiently.
  • the configuration of the orifice through which the coolant is discharged out of the conduit can be advantageously differentiated from the configuration of the passage through which the coolant is dispensed from the dispensing device to the tubes of the bundle that includes the heat exchanger.
  • the configuration, number and / or distribution of orifices along the first conduit can be determined independently of the configuration, number and / or distribution of passages along the second conduit.
  • the orifices may be specifically configured to optimize the mixture obtained between the liquid phase and the gaseous phase of the refrigerant discharged through the first conduit.
  • the passages can be specifically configured to make reliable and improve the homogenization of the distribution of the refrigerant fluid individually to each tube of a tube bundle of the heat exchanger.
  • a combination between the specific characteristics of the orifices and the passages may be chosen to improve the obtaining of a homogeneous refrigerant supply of the tubes of the bundle, according to the specificity of the structural arrangement of the heat exchanger.
  • the specificity of the structural arrangement of the heat exchanger is in particular to be considered with regard to the number and / or the configuration of the tubes of the bundle of tubes that includes the heat exchanger and / or the fluid circulation conditions between the box collector and the return box.
  • the characteristics considered for such a combination are in particular relating to the transverse section, the number, the orientation and / or the positions of the orifices along the first conduit and those relating to the transverse section, the number, the orientation and or at the positions of the passages along the second conduit.
  • the passages can be individually assigned to the tubes of the exchanger bundle, being placed in direct communication with their outlet on the manifold.
  • the refrigerant fluid supply of the tubes of a bundle of tubes that comprises the heat exchanger can be performed:
  • the first duct and the second duct may be mounted eccentrically relative to each other or to be mounted coaxially one inside the other along the longitudinal axis of the first duct.
  • the first conduit and the second conduit have in particular an annular conformation centered on the longitudinal axis of the first conduit.
  • the transverse sections of the first duct and the second duct may be differentiated with respect to each other, for example being individually of circular or oblong conformation.
  • the passages are oriented perpendicular to the longitudinal axis of the first conduit. Homogenization of the quantities of refrigerant fluid successively discharged through the orifices along the first conduit, allows to direct the passages specifically towards the outlets on the manifold of the tubes of a bundle of tubes that includes a heat exchanger receiving the dispensing device.
  • the orifices are aligned along a first straight line parallel to the longitudinal axis of the first conduit and the passages are aligned along a second straight line parallel to the longitudinal axis of the first conduit or in other terms parallel to the first line.
  • 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 extended in a longitudinal direction by providing a chamber housing the dispensing device extending longitudinally within the chamber along the longitudinal extension of the manifold.
  • the chamber communicates with a plurality of tubes of a tube bundle of the heat exchanger successively arranged in the longitudinal direction of the header and interposed between the header and a fluid return box. refrigerant to the collection box.
  • the orifices of the first duct are inclined towards the bottom of the header located opposite the inlet mouth in the longitudinal direction of the manifold.
  • the internal volume of the header is at least partly placed in communication with the tube tubes of the heat exchanger tube via the chamber housing the dispensing device.
  • the tubes are for example grouped into a first sheet of successively adjacent tubes along the longitudinal axis of extension of the manifold.
  • the tubes extend between the header and the return box in a direction perpendicular to the longitudinal direction of extension of the manifold.
  • the inclination of the orifices towards the bottom of the header box provides a homogeneous distribution of the coolant towards all the tubes of the bundle of tubes.
  • the orifices open out of the first conduit opposite the opening of the tube bundle tubes on the chamber, to constrain a circulation of refrigerant fluid at least partly around the first conduit prior to feeding the tubes of the refrigerant fluid beam.
  • a second conduit provided with passages opening on the chamber is interposed between the first conduit and a wall of the manifold defining the chamber.
  • a channel is provided between the second conduit and the first conduit and a space is provided between the second conduit and the wall of the manifold defining the chamber.
  • the coolant is discharged from the first conduit through the orifices inclined toward the channel, circulates within the channel at least in part around the first conduit, and is discharged out of the channel through the passages to said space.
  • the refrigerant circulates inside the space prior to the supply of refrigerant fluid tubes of the bundle of tubes to increase the homogeneous mixture of the refrigerant between its liquid phase and its gas phase.
  • the passages are in particular oriented perpendicularly to the longitudinal axis of the first conduit and parallel to a direction of extension of the tube bundle tubes between the header and the return box.
  • the passages open on the chamber opposite the opening of the tube bundle tubes on the chamber and the openings open out of the first conduit on the side of the outlet of the beam tubes on the chamber.
  • the coolant is discharged from the first conduit through the orifices inclined towards the channel in a first zone of the manifold disposed on the side of the tubes of the bundle.
  • the coolant flows at least partly around the first conduit through the channel, out of which the coolant is discharged through the passageways to the space in a second zone of the manifold further away from the tubes of the bundle than the first zoned.
  • the refrigerant fluid then circulates inside the space at least partially around the second conduit to the outlet of the tubes of the bundle in the manifold.
  • the circulations of the refrigerant fluid on the one hand inside the channel at least partly around the first duct and on the other hand inside the space at least partly around the second duct are thus optimized to increase obtaining a homogeneous mixture of the refrigerant fluid between its liquid phase and its gaseous phase.
  • the chamber is longitudinally compartmentalized by partitions in a plurality of cells each communicating with at least one tube of the tube bundle, and advantageously with a single tube of the bundle of tubes. It is therefore associated with a cell to a tube. At least one passage leads to each of the cells. Each of the cells is thus individually supplied with refrigerant fluid from its individual communication with at least one passage.
  • the tubes of the bundle of tubes are individually supplied with refrigerant fluid from a cell assigned to them.
  • the distribution of the refrigerant fluid to the tubes of the bundle of tubes is made reliable and is obtained efficiently.
  • each of the cells is communicating with a single tube to promote the homogeneous supply of refrigerant fluid of all tubes of the tube bundle and enhance the performance of the homogeneous supply tube tubes refrigerant fluid tube.
  • the partitions are advantageously formed by walls of the tubes forming between them eyelets participating in the formation of the wall of the collecting chamber defining the chamber.
  • the heat exchanger is used in particular as an evaporator, in particular organized to equip an air conditioning installation of a vehicle.
  • 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 or gas cooler, an expansion device, and a heat exchanger according to the invention, traversed by a refrigerant.
  • the invention also relates to a ventilation, heating and / or air conditioning, or air conditioning installation, configured to equip a vehicle, including an automobile comprising 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 illustration of a first participating conduit of a dispensing device according to the invention.
  • FIG. 4 is a partial illustration of an embodiment of a heat exchanger according to the invention in the area of a manifold that it comprises.
  • FIG. 5 is a partial illustration of another embodiment of a heat exchanger according to the invention in the area of a manifold that it comprises.
  • FIG. 6 is a partial illustration of another embodiment of a heat exchanger according to the invention in the area of a manifold that it comprises.
  • 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 .
  • 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 can be used for cooling a liquid used to cool a body of the vehicle in operation, such as one or more batteries supplying electrical energy to a propulsive electric engine 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 tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12 between the manifold 7 and the return box 8.
  • the manifold 7 defines 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 of tubes 12 and is discharged out of the heat exchanger 5 through an outlet mouth 11.
  • the outlet mouth 11 is formed through the manifold 7, which implies that 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 of tubes 12 typically comprise fins 13 promoting the heat exchange between the air flow FA and the tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12.
  • the flow of air FA passes through the bundle 6 of tubes 12 transversely to the general plane PI of the heat 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 of tubes 12 dedicated to the supply of the return box 8 of refrigerant fluid 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 obtaining a homogeneous distribution of the refrigerating 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 of tubes 12.
  • the described example of the architecture of the heat exchanger 5 and the circulation of the refrigerant FR between the manifold 7 and the return box 8, are given for information and are not restrictive as to the scope of the invention.
  • the chamber 9 accommodates 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 first conduit 14 extending along a longitudinal axis A1 between a first end 15 and a second end 16 of the first conduit 14.
  • the first conduit 14 is intended in particular to provide a homogenization of the refrigerant fluid FR between its liquid phase and its gaseous phase during its evacuation out of the first conduit 14.
  • the longitudinal axis A1 of the first 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 at the inside the manifold 7 as illustrated in Figure 1. Alternatively, it can be eccentric inside the manifold 7 with respect to a central longitudinal axis A2 of extension of the manifold 7, such as illustrated in Figure 2.
  • a first longitudinal end of the first duct 14 comprises the inlet mouth 10 for the supply of refrigerant FR of the dispensing device 18 via the first duct 14.
  • the inlet mouth 10 is capable of receiving the refrigerant fluid FR since the outside of the distribution device 18 is directly or via a connecting member of the heat exchanger 5 with the fluid circuit 1 illustrated in Figure 1.
  • the second end 16 of the first conduit 14 is closed by a shutter formed for example d a bottom wall 16 'incorporated in the first conduit 14 as illustrated in FIG. 3. It will be noted that the bottom wall can also be part of the manifold 7.
  • At least one orifice 17 is formed through the first conduit 14 for the discharge of the refrigerant fluid FR from the first conduit 14 to the chamber 9.
  • the first conduit preferably comprises a plurality of orifices 17 formed on at least a portion of its length to promote the homogenization of the refrigerant discharged along the first conduit 14 between its liquid phase and its gaseous phase.
  • FIGs 3 to 6 various embodiments of a dispensing device 18 according to the invention are illustrated.
  • the dispensing devices 18 illustrated in Figures 3 to 6 are arranged to be housed in the manifold 7 from which the tubes 12 of the first web 12a that includes the heat exchanger 5 are supplied with refrigerant fluid FR.
  • the dispensing devices 18 comprise at least the first conduit 14 provided with a plurality of orifices 17 through which the refrigerant fluid FR admitted inside the first conduit 14 is discharged.
  • the first duct 14 has orifices 17 which are in their entirety inclined towards its second end 16. As referenced in FIG. 3, the inclination of the orifices 17 is such that their outlet 17a towards the interior of the first conduit 14 is closer to its first end 15 than its outlet 17b towards the outside of the first conduit 14.
  • At least two adjacent orifices 17 are inclined.
  • the adjacency between two inclined orifices 17 is a disposition immediately side by side of the two inclined orifices 17, in particular in the longitudinal direction D2 of the dispensing device.
  • the velocity of the refrigerant fluid FR flowing through the first conduit 14 from its first end 15 to its second end 16 is used to promote a drive of the refrigerant fluid FR, including its liquid phase, to the second end 16 of the first conduit 14 .
  • the FR refrigerant jets discharged out of the inclined orifices 17 generate a displacement of the vapor phase and the liquid phase of the refrigerant fluid FR outside the first conduit 14 towards the second end 16 of the first conduit 14.
  • the refrigerant supply FR, homogeneous between its liquid phase and its vapor phase, of each of the tubes 12 of the bundle 6 that comprises the heat exchanger 5 is obtained efficiently, which thus promotes the homogenization of the temperature of the airflow FA on an exit surface of the heat exchanger 5.
  • the orifices 17 inclined in their entirety are aligned along a first straight line L1 parallel to the longitudinal axis A1 of the first duct 14.
  • the inclined orifices 17 are arranged equidistant from one another and are inclined, in particular an angle of 45 ° with respect to the longitudinal axis A1 of the first duct 14.
  • the inclined orifices 17 may, however, be distributed differently along and / or around the first duct 14.
  • the inclined orifices 17 may be distributed as aligned along at least two straight lines parallel to the longitudinal axis A1 of the first duct 14.
  • the inclined orifices 17 may be arranged in staggered rows along the first duct 14.
  • the inclined orifices 17 may be distributed along at least two ducts. a helical portion extending along the longitudinal axis A1 of the first duct 14.
  • the number of orifices 17 inclined of the same group of orifices 17 inclined may vary, being greater than two inclined orifices 17,
  • the number of groups of orifices 17 inclined may vary.
  • a group of inclined orifices 17 is identifiable in the case where at least one intermediate orifice is interposed between at least two groups of inclined orifices 17.
  • Such an intermediate orifice is for example oriented perpendicularly with respect to the longitudinal axis A1 of the first conduit 14 or more generally is oriented differently with respect to the orientation of the orifices inclined towards the second end 16 of the first conduit 14,
  • An angle of inclination B individual two inclined orifices 17 may vary within an angular range of less than 90 °.
  • the inclination angle B 1 of the inclined orifices 17 is measured between the longitudinal axis Al of the first duct 14 and the inclination slope of the inclined orifices 17 seen from the second end 16 of the first conduit 14,
  • the angle of inclination B individual inclined holes 17 may vary gradually from the first end 15 to the second end of the first conduit 16. More particularly, the angle of inclination of individual B holes 17 is likely to increase progressively from the first end 15 towards the second end of the first conduit 16,
  • a separation distance D4 between two orifices 17 immediately adjacent to all the orifices 17 of the first conduit 14 may vary along the length of the first conduit 14.
  • the separation distance D4 between two orifices 17 immediately adjacent may increase progressively from the first end 15 of the first conduit 14 to the second end 16 of the first conduit 14.
  • Such variation in distance can be achieved between two adjacent orifices 17, that at least one of the two adjacent orifices 17 is inclined or be a intermediate orifice oriented differently from the orientation of the inclined orifices, such as for example perpendicular to the longitudinal axis A1 of the first duct 14,
  • the orifices 17, inclined or not, of all the orifices 17 of the first conduit 14 may be variously distributed along the first conduit 14, being aligned or being variously distributed around the first conduit 14, such as for example staggered or along a portion of helix wound at least partly around the first conduit 14.
  • the inclined orifices 17 are formed along the same longitudinal portion of the first conduit 14, the trans-shaped profile of which is shaped in half-section of the first conduit 14.
  • the longitudinal portion of the first conduit 14 having the orifices 17 has a cross section shaped in a semicircle.
  • a dispensing device 18 comprising a first conduit 14 of the invention is housed inside the chamber 9 formed inside the manifold 7.
  • the chamber 9 is delimited by a wall 7a of the manifold 7 formed by eyelets 25 successively abutted in the direction D1 of extension of the manifold 7.
  • the eyelets 25 are formed in extension of the tubes 12 of the bundle 6 of the heat exchanger 5.
  • the first conduit 14 is preferably mounted on the manifold 7 while being centered inside the chamber 9 along the longitudinal axis A2 of the manifold 7.
  • the first conduit 14 may be mounted on the manifold 7 eccentrically relative to the chamber 9 along the axis longitudinal A2 of the manifold 7.
  • a transverse direction DT is considered to be the longitudinal axis A1 of the first duct 14, parallel to the extension direction D3 of the tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12 between the manifold 7 and the return box. 8.
  • the inclined orifices 17 open on the chamber 9 opposite the outlet 24 of the tubes 12 on the chamber 9 for supplying the tubes 12 with refrigerant fluid FR.
  • the refrigerant fluid FR admitted into the first conduit 14 is successively discharged to the chamber 9 through the inclined orifices 17 in substantially homogeneous fractions between the liquid phase and the vapor phase of the refrigerant fluid FR.
  • the refrigerant fluid FR then circulates inside the chamber 9 at least partly around the first conduit 14 to the tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12 for their individual supply of refrigerant fluid FR.
  • the first duct 14 is surrounded by a second duct 19 interposed between the first duct 14 and the wall 7a of the manifold 7 delimiting the chamber 9.
  • the second duct 19 surrounds at a distance first conduit 14 by providing between them a channel 22 for circulating the refrigerant fluid FR discharged from the orifices 17.
  • the second conduit 19 has passages 20 for the discharge of the refrigerant fluid FR from the dispensing device 18 from the channel 22 to the tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12.
  • the second duct 19 is centered inside the chamber 9 and / or centered with respect to the first duct 4.
  • the second duct is mounted on the manifold 7 by passing longitudinally through the eyelets 25 forming the wall 7a. of the manifold 7 delimiting the chamber 9.
  • the second duct 19 is placed at a transverse distance from the wall 7a of the manifold 7 delimiting the chamber 9, leaving between them a space El on which the passages 20 open out.
  • the space E 1 forms a circulation space for the refrigerating fluid FR inside the chamber 9 at least partly around the second conduit 19 towards the outlets 24 of the tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12 on the chamber 9.
  • the passages 20 are oriented perpendicular to the longitudinal axis A1 of the first duct 14 being aligned along a line L2 parallel to the first line L1.
  • the first line L1 and the second line L2 extend parallel on either side of the longitudinal axis A1 of the first duct 14.
  • the orifices 17 are formed along a longitudinal portion of the first duct 14 situated on the side of the outlets 24 of the tubes 12 of the bundle 6 of tubes on the chamber 9.
  • the passages 20 are formed through a longitudinal portion of the second conduit 19 located opposite the opening of the tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12 on the chamber 9 with respect to the longitudinal axis A1 of the first conduit 14.
  • the refrigerating fluid FR is admitted inside the first duct 14 and is discharged from the first duct 14 to the duct 22 through the orifices 17. Then the refrigerant FR is evacuated out of the duct 22 through the passages 20 to the space E1 and then circulates in the space E1 at least partly around the second duct 19 to the outlets 24 of the tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12 for their supply of refrigerant FR.
  • the chamber 9 is partitioned by transverse partitions 23 into a plurality of cells E2 successively adjacent in the longitudinal direction D1 of the header box 7. At least one passage 20 opens on each of the E2 cells .
  • the partitions 23 are formed by walls of the eyelets 25 extending the tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12. Each of the cells E2 is in communication with one of the tubes 12 of the bundle 6 of tubes 12. The partitions 23 are in contact with each other. the peripheral wall of the second conduit 19.
  • the refrigerant fluid FR is admitted inside the first conduit 14 and is discharged from the first conduit 14 through the orifices 17 to the channel 22.
  • each cell may be associated, that is to say in fluidic relation, to a single outlet 24 of tube 12 of the bundle of tubes.
  • a cell may be associated with a plurality of outlets 24 of tubes 12, provided that this number of outlets is less than the total number of outlets 24 of the tube bundle 12.
  • the invention promotes the liquid-gas mixture of the refrigerant while optimizing the supply of refrigerant thus mixed tubes farthest from the inlet mouth for the refrigerant admission inside the first conduit.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de distribution (18) d'un fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur d'une boîte collectrice (7) d'un échangeur thermique (5). Le dispositif de distribution (18) comprend au moins un premier conduit (14) étendu suivant un axe longitudinal (A1) définissant la direction longitudinale d'extension du dispositif de distribution (18). Le premier conduit (14) comporte à une première de ses extrémités (15) longitudinales une bouche d'entrée (10) pour l'admission fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du premier conduit (14) et est fermé à sa deuxième extrémité (16) longitudinale. Le premier conduit (14) comporte suivant au moins une partie de saxe longitudinale (A1) une pluralité d'orifices (17) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du premier conduit (14). Au moins deux orifices (17) adjacents suivant l'axe longitudinal (A1) du premier conduit (14) sont inclinés vers la deuxième extrémité (16) du premier conduit (14), leur débouché (17a) vers l'intérieur du premier conduit (14) étant plus proche de sa première extrémité (15) que leur débouché (17b) vers l'extérieur du premier conduit (14).

Description

Dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique pour une installation de conditionnement d'air d'un véhicule
Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs thermiques équipant les installations de conditionnement d'air pour un véhicule, notamment automobile. L'invention relève plus spécifiquement des modalités de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice que comporte un tel échangeur thermique.
Un véhicule est couramment équipé d'une installation de conditionnement d'air pour traiter thermiquement l'air présent ou envoyé dans l'habitacle du véhicule. Une telle installation comprend un circuit fermé à l'intérieur duquel circule un fluide réfrigérant. Successivement suivant le sens de circulation du fluide réfrigérant à son travers, le circuit comprend essentiellement un compresseur, un condenseur, un détendeur et au moins un échangeur thermique.
L'échangeur thermique comporte couramment un faisceau de tubes interposés entre une boîte collectrice et une boîte de renvoi du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est admis à travers une bouche d'entrée à l'intérieur d'une boîte collectrice, circule suivant des chemins successifs dans les tubes du faisceau entre la boîte collectrice et une boîte de renvoi, puis est évacué hors de l'échangeur thermique à travers une bouche de sortie. La bouche de sortie est susceptible d'être ménagée à travers la boîte collectrice ou à travers la boîte de renvoi.
L'échangeur thermique est par exemple un évaporateur procurant un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air le traversant. Dans ce cas, le fluide réfrigérant circule à l'intérieur des tubes du faisceau et le flux d'air circule le long des tubes du faisceau pour son refroidissement.
Un problème posé réside dans le fait que le fluide réfrigérant est à l'état diphasique liquide/gazeux lorsqu'il est admis à l'intérieur de l'échangeur thermique. Du fait de la différence entre les propriétés physiques entre le liquide et le gaz, le fluide réfrigérant tend à se séparer entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. 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 2 998 137 (DELPHI TECH INC). Selon ce document, il est proposé de croiser les jets de liquide réfrigérant projetés à travers deux orifices adjacents. 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 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 comprend au moins un premier conduit étendu suivant un axe longitudinal définissant la direction longitudinale d'extension du dispositif de distribution. Le premier conduit comporte à une première de ses extrémités longitudinale une bouche d'entrée pour l'admission fluide réfrigérant à l'intérieur du premier conduit. Le premier conduit est fermé à sa deuxième extrémité longitudinale et comporte suivant au moins une partie de sa longueur une pluralité d'orifices d'évacuation du fluide réfrigérant hors du premier conduit.
Ainsi, le fluide réfrigérant est prévu d'être admis à l'intérieur du premier conduit à sa première extrémité comportant la bouche d'entrée, le premier conduit étant fermé à sa deuxième extrémité pour forcer le passage du fluide réfrigérant à travers les orifices. Selon l'invention, le dispositif de distribution est principalement reconnaissable en ce qu'au moins deux orifices immédiatement adjacents suivant l'axe longitudinal du premier conduit sont inclinés vers la deuxième extrémité du premier conduit, leur débouché vers l'intérieur du premier conduit étant plus proche de sa première extrémité que leur débouché vers l'extérieur du premier conduit.
Idéalement, l'ensemble des orifices du premier conduit sont des orifices inclinés. Cependant, diverses variantes peuvent être mises en œuvre selon la configuration de l'échangeur thermique et sa performance obtenue.
Par exemple, le premier conduit peut comporter au moins un groupe d'orifices inclinés en nombre supérieur à deux.
Par exemple encore, au moins deux groupes d'orifices inclinés peuvent être séparés l'un de l'autre par au moins un orifice intermédiaire orienté différemment par rapport à l'inclinaison des orifices inclinés. L'orifice intermédiaire peut par exemple être orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du premier conduit. Par exemple encore, l'orifice intermédiaire peut être incliné vers la première extrémité du premier conduit, son débouché vers l'intérieur du premier conduit étant plus éloigné de sa première extrémité que son débouché vers l'extérieur du premier conduit.
La vélocité du fluide réfrigérant circulant à l'intérieur du premier conduit et évacué successivement à travers les orifices inclinés entraîne le fluide réfrigérant, en particulier la phase liquide de celui-ci, vers la deuxième extrémité du premier conduit. L'inclinaison des orifices inclinés favorise ainsi une évacuation homogène du fluide réfrigérant à leur travers entre sa phase liquide et sa phase gazeuse le long de la totalité du premier conduit.
Les tubes d'un faisceau de tubes équipant un échangeur thermique sont typiquement successivement disposés suivant l'axe longitudinal du premier conduit pour déboucher sur une boîte collectrice. L'entraînement du fluide réfrigérant vers la deuxième extrémité du premier conduit permet ainsi d'homogénéiser l'alimentation en fluide réfrigérant de l'ensemble des tubes du faisceau de tubes. La performance de l'échangeur thermique en est accrue. Par exemple, la température de l'air traversant l'échangeur thermique se trouve considérablement équilibrée de long de l'ensemble des tubes du faisceau de tubes. 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 de tubes.
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.
Il est à relever que les angles d'inclinaison des orifices inclinés sont inférieurs à 90° par rapport à l'axe longitudinal du premier conduit, pour provoquer un entraînement du fluide réfrigérant, notamment sa phase liquide, vers la deuxième extrémité du premier conduit. L'angle d'inclinaison des orifices inclinés est mesuré entre l'axe longitudinal du premier conduit et la direction d'inclinaison des orifices inclinés vers la deuxième extrémité du premier conduit.
L'inclinaison des orifices inclinés est susceptible de varier dans cette plage angulaire inférieure à 90°, par exemple en fonction de la position individuelle des orifices inclinés par rapport aux extrémités du premier conduit, en fonction de leur nombre et/ou de leur position le long du premier conduit, et/ou en fonction de l'extension longitudinale du premier conduit voire aussi de son extension transversale. Le nombre et la position des d'orifices inclinés sont aussi susceptibles de varier le long et/ou autour du premier conduit en fonction de la quantité du liquide réfrigérant entraînée jusqu'à la deuxième extrémité du premier conduit.
En d'autres termes, le nombre et la position des d'orifices inclinés le long et/ou autour du premier conduit sont adaptés en fonction d'une configuration spécifique d'un échangeur thermique recevant le dispositif de distribution, pour évacuer le fluide réfrigérant de manière homogène entre sa phase liquide et sa phase gazeuse le long du premier conduit. Selon une forme de réalisation procurant un compromis satisfaisant, les angles d'inclinaison des orifices inclinés sont compris entre 30° et 60° par rapport à l'axe longitudinal du premier conduit. Un tel compromis est considéré au regard de la performance obtenue de l'échangeur thermique. Un angle d'inclinaison des orifices inclinés inférieur à 30° tend à affecter une projection du fluide réfrigérant à travers les orifices inclinés suivant une direction procurant une alimentation optimisée en fluide réfrigérant de l'ensemble des tubes du faisceau de tubes de l'échangeur. Un angle d'inclinaison des orifices inclinés supérieur à 60° peut rendre aléatoire une alimentation homogène en fluide réfrigérant des tubes du faisceau.
Selon une première forme de réalisation, les angles d'inclinaison d'au moins deux orifices inclinés sont différents.
Par exemple, les angles d'inclinaison d'au moins deux orifices inclinés varient progressivement depuis la première extrémité vers la deuxième extrémité du premier conduit. Plus particulièrement, les angles d'inclinaison d'au moins deux orifices inclinés augmentent depuis la première extrémité vers la deuxième extrémité du premier conduit.
La variation des angles d'inclinaison des orifices inclinés est de préférence réalisée successivement pour chacun des orifices inclinés. La variation successive des angles d'inclinaison des orifices inclinés est de préférence réalisée de manière régulière, notamment dans le cas où les orifices inclinés sont équidistants le long du premier conduit.
Selon une forme de réalisation, la variation des angles d'inclinaison des orifices inclinés est réalisée successivement par groupe d'au moins deux orifices inclinés.
Selon une deuxième forme de réalisation, les angles d'inclinaison des orifices inclinés sont identiques. Dans ce cas, l'angle d'inclinaison de chacun des orifices inclinés est de préférence de 45° pour favoriser un acheminement homogène du fluide réfrigérant vers la deuxième extrémité du premier conduit. II est aussi évité un effet d'aspiration du fluide réfrigérant par les tubes du faisceau de tubes situés au plus proche de la première extrémité du premier conduit. Un tel effet d'aspiration peut être induit en raison d'une éventuelle dépression générée dans cette zone s'étendant proche de la première extrémité du premier conduit, notamment dans le cas où une bouche de sortie du fluide réfrigérant hors de l'échangeur thermique est ménagée à proximité proche de la bouche d'entrée.
Selon une forme de réalisation, les orifices inclinés sont alignés le long d'une droite parallèle à l'axe longitudinal du premier conduit. Selon une variante, les orifices peuvent être répartis de part et d'autre d'une droite parallèle à l'axe longitudinal du premier conduit. Les orifices inclinés sont néanmoins de préférence ménagés le long d'un demi- volume du premier conduit considéré suivant son axe longitudinal.
Selon une forme de réalisation, les orifices inclinés sont de préférence disposés à équidistance les uns des autres le long du premier conduit.
Selon une variante, deux groupes adjacents d'au moins deux orifices inclinés peuvent être placés le long du premier conduit à une distance de séparation l'un de l'autre différente de celle séparant l'un de l'autre au moins deux autres groupes adjacents d'au moins deux orifices inclinés.
Les angles d'inclinaison d'au moins deux orifices inclinés d'un premier groupe d'orifices inclinés peuvent varier par rapport aux angles d'inclinaison des orifices inclinés d'un deuxième groupe d'au moins deux orifices inclinés adjacent au premier groupe d'orifices inclinés. La variation d'angle des orifices inclinés entre les orifices inclinés du premier groupe et ceux du deuxième groupe est notamment dépendante de la distance de séparation entre le premier groupe d'orifices inclinés et le deuxième groupe d'orifices inclinés. Selon une forme de réalisation, le dispositif de distribution comprend au moins un deuxième conduit longitudinalement étendu, avantageusement fermé à chacune de ses extrémités longitudinales. Le deuxième conduit loge le premier conduit suivant son extension longitudinale en ménageant entre eux un canal entourant le premier conduit. Le deuxième conduit est pourvu de passages d'évacuation du fluide réfrigérant hors du canal vers l'extérieur du dispositif de distribution.
En d'autres termes, le deuxième conduit forme une enceinte à l'intérieur de laquelle s'étend longitudinalement le premier conduit, un écart transverse étant ménagé entre le premier conduit et le deuxième conduit pour former le canal. Le fluide réfrigérant évacué à travers les orifices du premier conduit est apte à circuler à l'intérieur du canal au moins en partie autour du premier conduit préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution à travers les passages. Une première étape d'homogénéisation du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse est opérée lors de l'évacuation du fluide réfrigérant à travers les orifices vers le canal. Une deuxième étape d'homogénéisation du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse est ensuite opérée lors de sa circulation à l'intérieur du canal. Le canal est apte à loger au moins un corps perméable structuré en mélangeur pour accroître le mélange du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution à travers les passages. Un tel mélangeur est un organe générateur d'une perturbation d'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 à l'intérieur du canal. L'homogénéisation du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse lors de sa circulation à l'intérieur du canal est ainsi obtenue performante.
Il est aussi à noter que la configuration de l'orifice à travers lequel le fluide réfrigérant est évacué hors du conduit peut être avantageusement différenciée de la configuration du passage à travers lequel le fluide réfrigérant est distribué hors du dispositif de distribution vers les tubes du faisceau que comporte l'échangeur thermique. Ainsi la configuration, le nombre et/ou la répartition d'orifices le long du premier conduit peuvent être déterminés indépendamment de la configuration, du nombre et/ou de la répartition de passages le long du deuxième conduit. Les orifices peuvent être spécifiquement configurés pour optimiser le mélange obtenu entre la phase liquide et la phase gazeuse du fluide réfrigérant évacué à travers le premier conduit. Les passages peuvent être spécifiquement configurés pour fiabiliser et améliorer l'homogénéisation de la distribution du fluide réfrigérant individuellement vers chacun des tubes d'un faisceau de tubes de l'échangeur thermique.
Une combinaison entre les caractéristiques propres des orifices et des passages peut être choisie pour améliorer l'obtention d'une alimentation homogène en fluide réfrigérant des tubes du faisceau, selon la spécificité de l'agencement structurel de l'échangeur thermique. La spécificité de l'agencement structurel de l'échangeur thermique est notamment à considérer au regard du nombre et/ou de la configuration des tubes du faisceau de tubes que comporte l'échangeur thermique et/ou des modalités de circulation du fluide entre la boîte collectrice et la boîte de renvoi.
Les caractéristiques considérées pour une telle combinaison sont notamment relatives à la section transverse, au nombre, à l'orientation et/ou aux positions des orifices le long du premier conduit et celles relatives à la section transverse, au nombre, à l'orientation et/ou aux positions des passages le long du deuxième conduit.
Selon une forme spécifique, les passages peuvent être individuellement affectés aux tubes du faisceau de l'échangeur, en étant placés en communication directe avec leur débouché sur la boîte collectrice.
Ainsi selon la configuration d'un échangeur thermique recevant le dispositif de distribution, l'alimentation en fluide réfrigérant des tubes d'un faisceau de tubes que comporte l'échangeur thermique peut être réalisée :
-) soit directement à partir des passages dont la configuration épouse au moins en partie la configuration du débouché à l'intérieur de la boîte collectrices des tubes du faisceau de tubes que comporte l'échangeur thermique, -) soit après une circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boîte collectrice au moins en partie autour du deuxième conduit.
Le premier conduit et le deuxième conduit sont susceptibles d'être montés excentrés l'un par rapport à l'autre ou d'être montés coaxiaux l'un à l'intérieur de l'autre suivant l'axe longitudinal du premier conduit. Le premier conduit et le deuxième conduit présentent notamment une conformation annulaire centrée sur l'axe longitudinal du premier conduit. Les sections transverses du premier conduit et du deuxième conduit peuvent être différenciées l'une par rapport à l'autre, en étant par exemple individuellement de conformation circulaire ou oblongue.
De préférence, les passages sont orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal du premier conduit. L'homogénéisation des quantités de fluide réfrigérant successivement évacuées à travers les orifices le long du premier conduit, permet d'orienter les passages spécifiquement en direction des débouchés sur la boîte collectrice des tubes d'un faisceau de tubes que comporte un échangeur thermique recevant le dispositif de distribution. Selon une forme de réalisation, les orifices sont alignés le long d'une première droite parallèle à l'axe longitudinal du premier conduit et les passages sont alignés le long d'une deuxième droite parallèle à l'axe longitudinal du premier conduit ou en d'autres termes parallèle à la première droite. 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 étendue suivant une direction longitudinale en ménageant une chambre logeant le dispositif de distribution s'étendant longitudinalement à l'intérieur de la chambre suivant l'extension longitudinale de la boîte collectrice.
La chambre communique avec une pluralité de tubes d'un faisceau de tubes de l'échangeur thermique disposés successivement suivant la direction longitudinale de la boîte collectrice et interposés entre la boîte collectrice et une boîte de renvoi du fluide réfrigérant vers la boîte collectrice. Les orifices du premier conduit sont inclinés vers le fond de la boîte collectrice situé à l'opposé de la bouche d'entrée suivant la direction longitudinale de la boîte collectrice. En d'autres termes, le volume intérieur de la boîte collectrice est au moins en partie placé en communication avec les tubes du faisceau de tubes de l'échangeur thermique via la chambre logeant le dispositif de distribution. Les tubes sont par exemple regroupés en une première nappe de tubes successivement adjacents suivant l'axe longitudinal d'extension de la boîte collectrice. Les tubes s'étendent entre la boîte collectrice et la boîte de renvoi suivant une direction perpendiculaire à la direction longitudinale d'extension de la boîte collectrice. L'inclinaison des orifices vers le fond de la boîte collectrice procure une distribution homogène du fluide réfrigérant vers l'ensemble des tubes du faisceau de tubes.
Selon une forme de réalisation, suivant une direction transverse et par rapport à l'axe longitudinal du premier conduit, les orifices débouchent hors du premier conduit à l'opposé du débouché des tubes du faisceau de tubes sur la chambre, pour contraindre une circulation du fluide réfrigérant au moins en partie autour du premier conduit préalablement à l'alimentation des tubes du faisceau en fluide réfrigérant.
Selon une forme de réalisation, un deuxième conduit muni de passages débouchant sur la chambre est interposé entre le premier conduit et une paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre. Un canal est ménagé entre le deuxième conduit et le premier conduit et un espace est ménagé entre le deuxième conduit et la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre.
Le fluide réfrigérant est évacué hors du premier conduit à travers les orifices inclinés vers le canal, circule à l'intérieur du canal au moins en partie autour du premier conduit, puis est évacué hors du canal à travers les passages vers ledit espace. Le fluide réfrigérant circule à l'intérieur de l'espace préalablement à l'alimentation en fluide réfrigérant des tubes du faisceau de tubes pour accroître le mélange homogène du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. Les passages sont notamment orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal du premier conduit et parallèlement à une direction d'extension des tubes du faisceau de tubes entre la boîte collectrice et la boîte de renvoi. Suivant une direction transverse et par rapport à l'axe longitudinal du premier conduit, les passages débouchent sur la chambre à l'opposé du débouché des tubes du faisceau de tubes sur la chambre et les orifices débouchent hors du premier conduit du côté du débouché des tubes du faisceau sur la chambre. Ainsi, le fluide réfrigérant est évacué hors du premier conduit à travers les orifices inclinés vers le canal dans une première zone de la boîte collectrice disposée du côté des tubes du faisceau. Puis le fluide réfrigérant circule au moins en partie autour du premier conduit à travers le canal, hors duquel le fluide réfrigérant est évacué à travers les passages vers l'espace dans une deuxième zone de la boîte collectrice plus éloignée des tubes du faisceau que la première zone. Le fluide réfrigérant circule alors à l'intérieur de l'espace au moins en partie autour du deuxième conduit vers le débouché des tubes du faisceau dans la boîte collectrice.
Les circulations du fluide réfrigérant d'une part à l'intérieur du canal au moins en partie autour du premier conduit et d'autre part à l'intérieur de l'espace au moins en partie autour du deuxième conduit sont ainsi optimisées pour accroître l'obtention d'un mélange homogène du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse.
Selon une forme de réalisation, la chambre est longitudinalement compartimentée par des cloisons en une pluralité de cellules communiquant chacune avec au moins un tube du faisceau de tubes, et avantageusement avec un unique tube du faisceau de tubes. Il est donc associé une cellule à un tube. Au moins un passage débouche sur chacune des cellules. Chacune des cellules est ainsi individuellement alimentée en fluide réfrigérant à partir de sa mise en communication individuelle avec au moins un passage.
Ainsi, les tubes du faisceau de tubes sont individuellement alimentés en fluide réfrigérant à partir d'une cellule qui leur est affectée. La distribution du fluide réfrigérant vers les tubes du faisceau de tubes est fiabilisée et est obtenue performante. De préférence, chacune des cellules est communicante avec un seul tube pour favoriser l'alimentation homogène en fluide réfrigérant de l'ensemble des tubes du faisceau de tube et conforter la performance de l'alimentation homogène des tubes du faisceau de tubes en fluide réfrigérant.
Les cloisons sont avantageusement formées par des parois des tubes ménageant entre eux des œillets participant de la formation de la paroi de la chambre collectrice délimitant la chambre.
L'échangeur thermique est notamment utilisé en tant qu'évaporateur, notamment organisé pour équiper une installation de conditionnement d'air d'un véhicule. 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 encore pour objet un circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un compresseur, un condenseur ou refroidisseur de gaz, 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, notamment automobile comprenant 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 d'un premier conduit participant d'un dispositif de distribution conforme à l'invention.
- la figure 4 est une illustration partielle d'une forme de réalisation d'un échangeur thermique conforme à l'invention, dans la zone d'une boîte collectrice qu'il comporte.
- la figure 5 est une illustration partielle d'une autre forme de réalisation d'un échangeur thermique conforme à l'invention, dans la zone d'une boîte collectrice qu'il comporte.
- la figure 6 est une illustration partielle d'une autre forme de réalisation d'un échangeur thermique conforme à l'invention, dans la zone d'une boîte collectrice qu'il comporte.
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 illustré 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 peut être utilisé pour le 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 de tubes 12 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 de tubes 12, 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 de tubes 12 comportent typiquement des ailettes 13 favorisant l'échange thermique entre le flux d'air FA et les tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12. Le flux d'air FA traverse le faisceau 6 de tubes 12 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 de tubes 12 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 de tubes 12. 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 premier conduit 14 s'étendant suivant un axe longitudinal Al entre une première extrémité 15 et une deuxième extrémité 16 du premier conduit 14. Le premier 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 premier conduit 14.
L'axe longitudinal Al du premier 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. Alternativement, il peut 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 premier conduit 14 comporte la bouche d'entrée 10 pour l'alimentation en fluide réfrigérant FR du dispositif de distribution 18 via le premier 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 premier conduit 14 est fermée par un obturateur formé par exemple d'une paroi de fond 16' incorporée au premier conduit 14 comme illustré sur la figure 3. On notera que la paroi de fond peut également faire partie de la boîte collectrice 7. Au moins un orifice 17 est ménagé à travers le premier conduit 14 pour l'évacuation du fluide réfrigérant FR depuis le premier conduit 14 vers la chambre 9. Le premier 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 premier conduit 14 entre sa phase liquide et sa phase gazeuse.
Sur les figures 3 à 6, diverses formes de réalisation d'un dispositif de distribution 18 conforme à l'invention sont illustrées. En se référant aussi à la figure 1 et à la figure 2, les dispositifs de distribution 18 illustrés sur les figures 3 à 6 sont agencés pour être logés dans la boîte collectrice 7 à partir de laquelle les tubes 12 de la première nappe 12a que comporte l'échangeur thermique 5 sont alimentés en fluide réfrigérant FR. Les dispositifs de distribution 18 comprennent au moins le premier conduit 14 pourvu d'une pluralité d'orifices 17 à travers lesquels est évacué le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du premier conduit 14.
Sur les exemples de réalisation illustrés sur les figures 3 à 6, le premier conduit 14 comporte des orifices 17 qui sont dans leur ensemble inclinés vers sa deuxième extrémité 16. Tel que référencé sur la figure 3, l'inclinaison des orifices 17 est telle que leur débouché 17a vers l'intérieur du premier conduit 14 est plus proche de sa première extrémité 15 que leur débouché 17b vers l'extérieur du premier conduit 14.
D'une manière générale, il est à considérer le fait qu'au moins deux orifices 17 adjacents sont inclinés. L'adjacence entre deux orifices 17 inclinés est une disposition immédiatement côte à côte des deux orifices 17 inclinés, notamment suivant la direction longitudinale D2 du dispositif de distribution.
La vélocité du fluide réfrigérant FR circulant à travers le premier conduit 14 depuis sa première extrémité 15 vers sa deuxième extrémité 16 est mise à profit pour favoriser un entraînement du fluide réfrigérant FR, notamment sa phase liquide, vers la deuxième extrémité 16 du premier conduit 14.
Il en ressort que les jets de fluide réfrigérant FR évacués hors des orifices 17 inclinés génèrent un déplacement de la phase vapeur et de la phase liquide du fluide réfrigérant FR à l'extérieur du premier conduit 14 en direction de la deuxième extrémité 16 de ce premier conduit 14. L'alimentation en fluide réfrigérant FR, homogène entre sa phase liquide et sa phase vapeur, de chacun des tubes 12 du faisceau 6 que comporte l'échangeur thermique 5 est obtenue performante, ce qui favorise ainsi l'homogénéisation de la température du flux d'air FA sur une surface de sortie de l'échangeur thermique 5.
Sur l'exemple illustré, les orifices 17 inclinés dans leur ensemble sont alignés suivant une première droite Ll parallèle à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14. Les orifices 17 inclinés sont disposés à équidistance les uns des autres et sont inclinés notamment d'un angle de 45° par rapport à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14. Les orifices 17 inclinés peuvent cependant être différemment répartis le long et/ou autour du premier conduit 14. Par exemple, les orifices 17 inclinés peuvent être répartis en étant alignés suivant au moins deux droites parallèles à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14. Les orifices 17 inclinés peuvent être disposés en quinconce le long du premier conduit 14. Par exemple encore, les orifices 17 inclinés peuvent être répartis le long au moins d'une portion d'hélice s'étendant suivant l'axe longitudinal Al du premier conduit 14.
En fonction des performances souhaitées de l'échangeur thermique 5, notamment selon sa configuration et le nombre de tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12 qu'il comprend : -) le nombre d'orifices 17 inclinés d'un même groupe d'orifices 17 inclinés peut varier, en étant supérieur à deux orifices 17 inclinés,
-) le nombre de groupes d'orifices 17 inclinés peut varier. Un groupe d'orifices 17 inclinés est identifiable dans le cas où au moins un orifice intermédiaire est interposé entre au moins deux groupes d'orifices 17 inclinés. Un tel orifice intermédiaire est par exemple orienté perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14 ou plus généralement est orienté différemment par rapport à l'orientation des orifices 17 inclinés vers la deuxième extrémité 16 du premier conduit 14,
-) un angle Bl d'inclinaison individuel de deux orifices 17 inclinés peut varier dans une plage angulaire inférieure à 90°. L'angle Bl d'inclinaison des orifices 17 inclinés est mesuré entre l'axe longitudinal Al du premier conduit 14 et la pente d'inclinaison des orifices 17 inclinés vue de la deuxième extrémité 16 du premier conduit 14,
-) l'angle Bl d'inclinaison individuel des orifices 17 inclinés peut varier progressivement depuis la première extrémité 15 vers la deuxième extrémité du premier conduit 16. Plus particulièrement, l'angle Bl d'inclinaison individuel des orifices 17 est susceptible d'augmenter progressivement depuis la première extrémité 15 vers la deuxième extrémité du premier conduit 16,
-) une distance D4 de séparation entre deux orifices 17 immédiatement adjacents de l'ensemble des orifices 17 du premier conduit 14 peut varier suivant la longueur du premier conduit 14. Par exemple, la distance D4 de séparation entre deux orifices 17 immédiatement adjacents peut augmenter progressivement depuis la première extrémité 15 du premier conduit 14 vers la deuxième extrémité 16 du premier conduit 14. Une telle variation de distance peut être réalisée entre deux orifices 17 adjacents, que l'un au moins des deux orifices 17 adjacents soit incliné ou être un orifice intermédiaire orienté différemment de l'orientation des orifices inclinés, tel que par exemple perpendiculairement à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14,
-) les orifices 17, inclinés ou non, de l'ensemble des orifices 17 du premier conduit 14 peuvent être diversement répartis le long du premier conduit 14, en étant alignés ou en étant diversement répartis autour du premier conduit 14, tel que par exemple en quinconce ou le long d'une portion d'hélice enroulée au moins en partie autour du premier conduit 14.
On notera que les orifices 17 inclinés sont ménagés le long d'une même portion longitudinale du premier conduit 14 dont le profil trans verse est conformé en demi- section du premier conduit 14. Par exemple dans le cas où la section transverse du premier conduit 14 est circulaire, la portion longitudinale du premier conduit 14 comportant les orifices 17 présente une section transverse conformée en demi-cercle.
Sur les figures 4 à 6, un dispositif de distribution 18 comprenant un premier conduit 14 de l'invention est logé 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 ménagée par des œillets 25 successivement aboutés suivant la direction Dl d'extension de la boîte collectrice 7. Les œillets 25 sont ménagés en prolongement des tubes 12 du faisceau 6 de l'échangeur thermique 5.
Le premier conduit 14 est de préférence monté sur la boîte collectrice 7 en étant centré à l'intérieur de la chambre 9 suivant l'axe longitudinal A2 de la boîte collectrice 7. Selon une variante, le premier conduit 14 peut être monté sur la boîte collectrice 7 de manière excentrée par rapport à la chambre 9 suivant l'axe longitudinal A2 de la boîte collectrice 7.
Sur la figure 4, il est considéré une direction transverse DT à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14, parallèle à la direction D3 d'extension des tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12 entre la boîte collectrice 7 et la boîte de renvoi 8. Les orifices 17 inclinés débouchent sur la chambre 9 à l'opposé du débouché 24 des tubes 12 sur la chambre 9 pour l'alimentation des tubes 12 en fluide réfrigérant FR.
Le fluide réfrigérant FR admis dans le premier conduit 14 est successivement évacué vers la chambre 9 à travers les orifices 17 inclinés, en fractions sensiblement homogènes entre la phase liquide et la phase vapeur du fluide réfrigérant FR. Le fluide réfrigérant FR circule alors à l'intérieur de la chambre 9 au moins en partie autour du premier conduit 14 vers les tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12 pour leur alimentation individuelle en fluide réfrigérant FR.
Sur la figure 5 et la figure 6, le premier conduit 14 est entouré par un deuxième conduit 19 interposé entre le premier conduit 14 et la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9. Le deuxième conduit 19 entoure à distance trans verse le premier conduit 14 en ménageant entre eux un canal 22 de circulation du fluide réfrigérant FR évacué hors des orifices 17. Le deuxième conduit 19 comporte des passages 20 pour l'évacuation du fluide réfrigérant FR hors du dispositif de distribution 18 depuis le canal 22 vers les tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12.
Sur les exemples illustrés, le deuxième conduit 19 est centré à l'intérieur de la chambre 9 et/ou centré par rapport au premier conduit 4. Le deuxième conduit est monté sur la boîte collectrice 7 en traversant longitudinalement les œillets 25 formant la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9. Le deuxième conduit 19 est placé à distance transverse de la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9 en ménageant entre eux un espace El sur lequel débouchent les passages 20. L'espace El forme un espace de circulation du fluide réfrigérant FR à l'intérieur de la chambre 9 au moins en partie autour du deuxième conduit 19 vers les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12 sur la chambre 9. Les passages 20 sont orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14 en étant alignés suivant une droite L2 parallèle à la première droite Ll. La première droite Ll et la deuxième droite L2 s'étendent parallèlement de part et d'autre de l'axe longitudinal Al du premier conduit 14. Transversalement à la direction longitudinale D2 de la boîte collectrice 7, les orifices 17 inclinés débouchent sur le canal 22 à l'opposé du débouché des passages 20 sur l'espace El de part et d'autre de l'axe longitudinal Al du premier conduit 14.
Par rapport à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14, les orifices 17 sont ménagés le long d'une portion longitudinale du premier conduit 14 située du côté des débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 de tubes sur la chambre 9. Les passages 20 sont ménagés à travers une portion longitudinale du deuxième conduit 19 située à l'opposé du débouché des tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12 sur la chambre 9 par rapport à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14.
Sur la figure 5, le fluide réfrigérant FR est admis à l'intérieur du premier conduit 14 et est évacué hors du premier conduit 14 vers le canal 22 à travers les orifices 17. Puis le fluide réfrigérant FR est évacué hors du canal 22 à travers les passages 20 vers l'espace El, puis circule dans l'espace El au moins en partie autour du deuxième conduit 19 vers les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12 pour leur alimentation en fluide réfrigérant FR.
Selon l'exemple illustré sur la figure 6, la chambre 9 est compartimentée par des cloisons 23 transversales en une pluralité de cellules E2 successivement adjacentes suivant la direction longitudinale Dl de la boîte collectrice 7. Au moins un passage 20 débouche sur chacune des cellules E2. Les cloisons 23 sont formées par des parois des œillets 25 prolongeant les tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12. Chacune des cellules E2 est en communication avec l'un des tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12. Les cloisons 23 sont en contact contre la paroi périphérique du deuxième conduit 19. Le fluide réfrigérant FR est admis à l'intérieur du premier conduit 14 et est évacué hors du premier conduit 14 à travers les orifices 17 vers le canal 22. Puis le fluide réfrigérant FR est évacué hors du canal 22 à travers les passages 20 vers chacune des cellules E2 composant l'espace El. Le fluide réfrigérant FR circule dans chacune des cellules E2 au moins en partie autour du deuxième conduit 19 vers les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 de tubes 12 pour leur alimentation en fluide réfrigérant FR. Chaque cellule peut être associée, c'est-à-dire en relation fluidique, à un unique débouché 24 de tube 12 du faisceau de tubes. Alternativement, une cellule peut être associée à une pluralité de débouché 24 de tubes 12, pour autant que ce nombre de débouchés est inférieur au nombre total de débouché 24 du faisceau de tubes 12.
Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, l'invention favorise le mélange liquide-gaz du fluide réfrigérant tout en optimisant l'alimentation en fluide réfrigérant ainsi mélangé des tubes les plus éloignés de la bouche d'entrée pour l'admission fluide réfrigérant à l'intérieur du premier conduit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de distribution (18) d'un fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur d'une boîte collectrice (7) d'un échangeur thermique (5), le dispositif de distribution (18) comprenant au moins un premier conduit (14) étendu suivant un axe longitudinal (Al) définissant la direction longitudinale d'extension du dispositif de distribution (18), le premier conduit (14) comportant à une première de ses extrémités (15) longitudinales une bouche d'entrée (10) pour l'admission fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du premier conduit (14), le premier conduit (14) étant fermé à sa deuxième extrémité (16) longitudinale et comportant, suivant au moins une partie de son axe longitudinal (Al), une pluralité d'orifices (17) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du premier conduit (14), caractérisé en ce qu'au moins deux orifices (17) adjacents suivant l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14) sont inclinés vers la deuxième extrémité (16) du premier conduit (14), leur débouché (17a) vers l'intérieur du premier conduit (14) étant plus proche de sa première extrémité (15) que leur débouché (17b) vers l'extérieur du premier conduit (14).
2. Dispositif de distribution (18) selon la revendication 1, dans lequel des angles (Bl) d'inclinaison des orifices (17) inclinés sont inférieurs à 90° par rapport à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14).
3. Dispositif de distribution (18) selon la revendication 2, dans lequel les angles (Bl) d'inclinaison des orifices (17) inclinés sont compris entre 30° et 60° par rapport à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14). 4. Dispositif de distribution (18) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel les angles (Bl) d'inclinaison d'au moins deux orifices (17) sont différents.
5. Dispositif de distribution (18) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel les angles (Bl) d'inclinaison d'au moins deux orifices (17) inclinés varient progressivement depuis la première extrémité (15) vers la deuxième extrémité (16) du premier conduit (14).
6. Dispositif de distribution (18) selon la revendication 5, dans lequel les angles (Bl) d'inclinaison d'au moins deux orifices (17) inclinés augmentent depuis la première extrémité (15) vers la deuxième extrémité (16) du premier conduit (14).
7. Dispositif de distribution (18) selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel les angles (Bl) d'inclinaison des orifices (17) inclinés sont identiques.
8. Dispositif de distribution (18) selon revendication 7, dans lequel l'angle (Bl) d'inclinaison de chacun des orifices (17) est de 45°. 9. Dispositif de distribution (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un deuxième conduit (19) longitudinalement étendu, le deuxième conduit (19) logeant le premier conduit (14) suivant son extension longitudinale en ménageant entre eux un canal (22) entourant le premier conduit (14), le deuxième conduit (19) étant pourvu de passages (20) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du canal (22) vers l'extérieur du dispositif de distribution (18).
10. Dispositif de distribution (18) selon la revendication 9, dans lequel les passages (20) sont orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14). 11. Dispositif de distribution (18) selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, dans lequel les orifices (17) sont alignés le long d'une première droite (Ll) parallèle à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14) et dans lequel les passages (20) sont alignés le long d'une deuxième droite (L2) parallèle à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14).
12. Echangeur thermique (5) comportant au moins une boîte collectrice (7) munie d'un dispositif de distribution (18) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, la boîte collectrice (7) étant étendue suivant une direction longitudinale (D2) en ménageant une chambre (9) logeant le dispositif de distribution (18), la chambre (9) communiquant avec une pluralité de tubes (12) d'un faisceau (6) de tubes (12) de l'échangeur thermique (5) disposés successivement suivant la direction longitudinale (D2) de la boîte collectrice (7) et interposés entre la boîte collectrice (7) et une boîte de renvoi (8) du fluide réfrigérant (FR) vers la boîte collectrice (7), les orifices (17) du premier conduit (14) étant inclinés vers le fond de la boîte collectrice (7) situé à l'opposé de la bouche d'entrée (10) suivant la direction longitudinale (D2) de la boîte collectrice (7).
13. Echangeur thermique selon la revendication 12, dans lequel suivant une direction transverse (DT) et par rapport à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14), les orifices
(17) débouchent hors du premier conduit (14) à l'opposé du débouché (24) des tubes (12) du faisceau (6) de tubes (12) sur la chambre (9).
14. Echangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, dans lequel un deuxième conduit (19) muni de passages (20) débouchant sur la chambre (9) est interposé entre le premier conduit (14) et une paroi (7a) de la boîte collectrice (7) délimitant la chambre (9), un canal (22) étant ménagé entre le deuxième conduit (19) et le premier conduit (14) et un espace (El) étant ménagé entre le deuxième conduit (19) et la paroi (7a) de la boîte collectrice (7) délimitant la chambre (9).
15. Echangeur thermique (5) selon la revendication 14, dans lequel les passages (20) sont orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14) et parallèlement à une direction d'extension des tubes (12) du faisceau (6) de tubes (12) entre la boîte collectrice (7) et la boîte de renvoi (8).
16. Echangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, dans lequel suivant une direction transverse (DT) et par rapport à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14), les passages (20) débouchent sur la chambre (9) à l'opposé du débouché des tubes (12) du faisceau (6) sur la chambre (9) et les orifices (17) débouchent hors du premier conduit (14) du côté du débouché des tubes (12) du faisceau (6) de tubes (12) sur la chambre (9).
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