FR3059397B1 - Dispositif de distribution d’un fluide refrigerant a l’interieur de tubes d’un echangeur de chaleur constitutif d’un circuit de fluide refrigerant - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'homogénéisation (18) d'une distribution du fluide réfrigérant à l'intérieur de tubes d'un échangeur de chaleur. Le dispositif d'homogénéisation (18) comprend au moins un conduit (19) pourvu de N orifices (22, 22a, 22b, 22c) de section de passage respective (D1, D2, D3,..., DN) du fluide réfrigérant, avec N > 2, dont au moins un orifice de premier type (22a) comportant une première section de passage (D1) et au moins un orifice de deuxième type (22b) comportant une deuxième section de passage (D2). La première section de passage (D1) est inférieure à la deuxième section de passage (D2). L'orifice de premier type (22a) étant positionné à une première distance (W1) de la fenêtre (29) et l'orifice de deuxième type (22b) étant positionné à une deuxième distance (W2) de la fenêtre (29), la première distance (W1) est inférieure à une deuxième distance (W2).

Description

Dispositif de distribution d’un fluide réfrigérant à l’intérieur de tubesd’un échangeur de chaleur constitutif d’un circuit de fluide réfrigérant

Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur constitutifsd’un circuit de fluide réfrigérant équipant un véhicule automobile. L'invention a pour objetun dispositif d’homogénéisation de la distribution d’un fluide réfrigérant à l’intérieur detubes d’un tel échangeur de chaleur.

Un véhicule automobile est couramment équipé d'une installation de ventilation, dechauffage et/ou de climatisation pour traiter thermiquement l'air présent ou envoyé àl’intérieur d’un habitacle du véhicule automobile. Pour ce faire, une telle installation estassociée à un circuit fermé à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant. Le circuit defluide réfrigérant comprend successivement un compresseur, un condenseur ourefroidisseur de gaz, un organe de détente et un échangeur de chaleur. L’échangeur dechaleur est logé à l’intérieur de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou declimatisation pour permettre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un fluxd’air circulant à l’intérieur de ladite installation, préalablement à une délivrance du fluxd’air à l’intérieur de l’habitacle.

Selon un mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant, l’échangeur dechaleur est utilisé comme évaporateur pour refroidir le flux d’air. Dans ce cas, le fluideréfrigérant est comprimé à l’intérieur du compresseur, puis le fluide réfrigérant est refroidià l’intérieur du condenseur ou refroidisseur de gaz, puis le fluide réfrigérant subit unedétente à l’intérieur de l’organe de détente et enfin le fluide réfrigérant capte des caloriesau flux d’air à l’intérieur de l’échangeur de chaleur. Le fluide réfrigérant, en sortie del’organe de détente et en entrée de l’échangeur de chaleur, est à l'état diphasique et estprésent sous une phase liquide et une phase gazeuse. L’échangeur de chaleur comprend une boîte collectrice et une boîte de renvoi entrelesquelles un faisceau de tubes est interposé. Lors du fonctionnement du circuit de fluideréfrigérant, le fluide réfrigérant est admis à l’intérieur de l’échangeur de chaleur à traversune bouche d'entrée que comprend la boîte collectrice. Puis, le fluide réfrigérant s’écouleentre la boîte collectrice et la boîte de renvoi en empruntant les tubes du faisceau.

Un problème général posé réside en une difficulté à alimenter de manière homogèneles tubes du faisceau au regard des différentes phases, liquide et gazeuse, du fluideréfrigérant.

En effet, une hétérogénéité d’alimentation en fluide réfrigérant des tubes du faisceaugénère une hétérogénéité de la température du flux d’air qui traverse l’échangeur dechaleur. Cette hétérogénéité est susceptible d’induire des écarts de températureintempestifs et non-souhaités entre des zones de l’habitacle, ce qui est préjudiciable.

Le document US2015/0121950 propose de loger, à l’intérieur de la boîte collectrice,un dispositif d’homogénéisation de la distribution du fluide réfrigérant à l’intérieur destubes du faisceau. Ce dispositif comprend un conduit qui comporte une première partieterminale en relation avec une première bouche d’arrivée du fluide réfrigérant à l’intérieurde l’échangeur de chaleur. Le conduit est agencé en un tube cylindrique comportant uneparoi périphérique pourvue d’orifices. Les orifices sont identiques entre eux. Le fluideréfrigérant est projeté à travers les orifices ménagés à travers le conduit pour circuler àl’intérieur des tubes de l’échangeur de chaleur.

Une telle organisation n’est pas optimale du point de vue de l’homogénéisation de ladistribution de fluide réfrigérant à l’intérieur de l’échangeur de chaleur. Plusparticulièrement, les tubes du faisceau les plus éloignés de la première partie terminale sontfréquemment sous-alimentés en fluide réfrigérant.

Il en résulte une hétérogénéité de la température du flux d’air en sortie del’échangeur de chaleur, ce qui est insatisfaisant.

Un but de l'invention est de parfaire l'homogénéité de la distribution de fluideréfrigérant à l’intérieur de l’échangeur de chaleur, pour finalement améliorer son efficacitéet son rendement, en vue de délivrer à l’intérieur de l’habitacle un flux d’air à latempérature désirée.

Un autre but de l’invention est d’améliorer la distribution de fluide réfrigérant àl’intérieur de l’échangeur de chaleur, y compris lorsque ce dernier est présent à l’intérieur de l’échangeur de chaleur sous deux phases distinctes, liquide et gaz, en proportionrespective variable.

Un autre but est de proposer un dispositif de distribution d’un fluide réfrigérant àl’intérieur de la boîte collectrice, et à l’intérieur des tubes du faisceau, qui assure unealimentation équivalente en fluide réfrigérant des tubes du faisceau, y compris de ceux quisont les plus éloignés d’une fenêtre d’admission du fluide réfrigérant à l’intérieur duconduit, et par exemple de la première partie terminale du conduit lorsque cette dernièreest pourvue de la fenêtre.

Un dispositif de la présente invention est un dispositif d’homogénéisation d’unedistribution du fluide réfrigérant à l’intérieur de tubes d’un échangeur de chaleur. Ledispositif d’homogénéisation comprend au moins un conduit pourvu de N orifices desection de passage respective du fluide réfrigérant, avec N > 2, dont au moins un orifice depremier type comportant une première section de passage et au moins un orifice dedeuxième type comportant une deuxième section de passage.

Selon la présente invention, la première section de passage est inférieure à ladeuxième section de passage.

Le dispositif d’homogénéisation comporte avantageusement l’une quelconque aumoins des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison : - le conduit comprenant au moins une fenêtre d’admission du fluide réfrigérant,l’orifice de premier type étant positionné à une première distance de la fenêtre, l’orifice dedeuxième type étant positionné à une deuxième distance de la fenêtre, la première distanceest inférieure à une deuxième distance. - les orifices sont répartis en groupe, un groupe d’orifices étant formé par au moinsdeux orifices adjacents l’un à l’autre et de sections de passage identiques l’une à l’autre. - les orifices sont répartis au moins en un premier groupe d’orifices de premier typeprésentant la première section de passage et en un deuxième groupe d’orifices de deuxièmetype présentant la deuxième section de passage. - les orifices de premier type du premier groupe s’étendent sur au moins la moitiéd’une longueur du conduit prise entre une première partie terminale et une deuxième partie terminale du conduit. - les orifices de premier type du premier groupe s’étendent sur deux tiers de lalongueur du conduit et les orifices de deuxième type du deuxième groupe s’étendent surun tiers de la longueur du conduit, à 5% près. - les orifices sont répartis au moins en un premier groupe d’orifices de premier typeprésentant la première section de passage, en un deuxième groupe d’orifices de deuxièmetype présentant la deuxième section de passage, et en un troisième groupe d’orifices detroisième type présentant une troisième section de passage. - les orifices de premier type du premier groupe s’étendent sur un tiers de la longueurdu conduit, les orifices de deuxième type du deuxième groupe s’étendent sur un tiers de lalongueur du conduit et les orifices de troisième type du troisième groupe s’étendent sur untiers de la longueur du conduit, à 5% près. - la section de passage des orifices est une fonction croissante d’une distance priseentre la fenêtre et les orifices. - la fonction est une fonction linéaire ou bien la fonction est une fonctionexponentielle ou bien la fonction est une fonction en escalier. - le conduit comprend une première partie terminale pourvue de la fenêtre et unedeuxième partie terminale qui est obturée. - le conduit est cylindrique. L’invention a aussi pour objet un échangeur de chaleur comprenant une boîtecollectrice logeant au moins un tel dispositif d’homogénéisation. L’invention a aussi pour objet un circuit de fluide réfrigérant comprenant au moinsun tel échangeur de chaleur. L’invention a aussi pour objet une utilisation d’un tel échangeur de chaleur en tantqu’évaporateur logé à l’intérieur d’un boîtier d’une installation de ventilation, de chauffageet/ou de climatisation équipant un véhicule automobile. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecturede la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec les dessins desplanches annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une illustration schématique d'un circuit de fluide réfrigérantcomprenant un échangeur de chaleur de la présente invention, - la figure 2 est une illustration schématique d’une première variante de réalisation del’échangeur de chaleur illustré sur la figure 1, - la figure 3 est une illustration schématique d’une deuxième variante de réalisationde l’échangeur de chaleur illustré sur la figure 1, - la figure 4 est une vue schématique en perspective d’une première variante deréalisation d’un dispositif de distribution de fluide réfrigérant équipant l’échangeur dechaleur illustré sur les figures 2 ou 3, - la figure 5 est une illustration du diamètre des orifices équipant le dispositif dedistribution illustré sur la figure 4 en fonction d’une distance respective des orifices parrapport à une fenêtre équipant ledit dispositif, - la figure 6 est une vue schématique en perspective d’une deuxième variante deréalisation d’un dispositif de distribution de fluide réfrigérant équipant l’échangeur dechaleur illustré sur les figures 2 ou 3, - la figure 7 est une illustration du diamètre des orifices équipant le dispositif dedistribution illustré sur la figure 6 en fonction d’une distance respective des orifices parrapport à une fenêtre équipant ledit dispositif, - la figure 8 est une vue schématique en perspective d’une troisième variante deréalisation d’un dispositif de distribution de fluide réfrigérant équipant l’échangeur dechaleur illustré sur les figures 2 ou 3, - la figure 9 est une illustration du diamètre des orifices équipant le dispositif illustrésur la figure 8 en fonction d’une distance respective des orifices par rapport à une premièrepartie terminale dudit dispositif.

Les figures et leur description exposent l'invention de manière détaillée et selon desmodalités particulières de sa mise en œuvre. Elles peuvent servir à mieux définirl'invention, le cas échéant.

Sur la figure 1, est représenté un circuit 1 fermé à l’intérieur duquel circule un fluideréfrigérant FR. Sur l'exemple de réalisation illustré, le circuit de fluide réfrigérant 1comprend successivement, suivant un sens SI de circulation du fluide réfrigérant FR àl’intérieur du circuit de fluide réfrigérant 1, un compresseur 2 pour comprimer le fluide réfrigérant FR, un condenseur ou un refroidisseur de gaz 3 pour refroidir le fluideréfrigérant FR, uh organe de détente 4 à l’intérieur duquel le fluide réfrigérant FR subit unedétente et un échangeur de chaleur 5. L'échangeur de chaleur 5 est logé à l’intérieur d’unboîtier 6 d’une installation 7 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation à l’intérieurde laquelle circule un flux d’air. L'échangeur de chaleur 5 permet un transfert thermiqueentre le fluide réfrigérant FR et le flux d'air FA venant à son contact et/ou le traversant, telqu'illustré sur les figures 2 et 3. Selon le mode de fonctionnement du circuit de fluideréfrigérant 1 décrit ci-dessus, l’échangeur de chaleur 5 est utilisé comme évaporateur pourrefroidir le flux d’air FA, lors du passage du flux d’air FA au contact et/ou de part en partde l’échangeur de chaleur 5.

Sur les figures 2 et 3, l’échangeur de chaleur 5 comprend une boîte collectrice 8 etune boîte de renvoi 9 entre lesquelles un faisceau de tubes 10, 10a, 10b est interposé. Danssa généralité, l’échangeur de chaleur 5 s’étend parallèlement à un premier plan PIcontenant la boîte collectrice 8, le faisceau de tubes 10, 10a, 10b et la boîte de renvoi 9. Laboîte collectrice 8 surplombe le faisceau de tubes 10, 10a, 10b, qui sont eux-mêmes situésau-dessus de la boîte de renvoi 9, notamment en position d’utilisation de l’échangeur dechaleur 5 monté à l’intérieur du boîtier 6. Autrement dit, selon cette position d’utilisation,la boîte collectrice 8 est une boîte supérieure de l’échangeur de chaleur 5 tandis que laboîte de renvoi 9 est une boîte inférieure de l’échangeur de chaleur 5. Le flux d’air FAs’écoule à travers l’échangeur de chaleur 5 selon une direction préférentiellementorthogonale au premier plan Pl.

Les tubes 10, 10a, 10b sont par exemple rectilignes et s’étendent selon un premieraxe d’extension générale Al entre la boîte collectrice 8 et la boîte de renvoi 9. La boîtecollectrice 8 s’étend selon un deuxième axe d’extension générale A2 et la boîte de renvoi 9s’étend selon un troisième axe d’extension générale A3. De préférence, le deuxième axed’extension générale A2 et le troisième axe d’extension générale A3 sont parallèles entreeux, en étant orthogonaux au premier axe d’extension générale Al.

Le faisceau de tubes 10, 10a, 10b est pourvu d’ailettes 15 qui sont interposées entredeux tubes 10, 10a, 10b successifs, pour favoriser un échange thermique entre le flux d'airFA et les tubes 10, 10a, 10b, lors d’un passage du flux d'air FA à travers l’échangeur de chaleur 5. L’échangeur de chaleur 5 comprend une première bouche 16 à travers laquelle lefluide réfrigérant FR pénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 5. La première bouche16 constitue une bouche d’admission du fluide réfrigérant FR dans une première chambre13, qui est délimitée à l’intérieur de la boîte collectrice 8. L’échangeur de chaleur 5comprend une deuxième bouche 17 à travers laquelle le fluide réfrigérant FR est évacuéhors de l’échangeur de chaleur 5.

Sur la figure 2, l’échangeur de chaleur 5 est un échangeur de chaleur à l’intérieurduquel le fluide réfrigérant FR s’écoule selon un chemin agencé en « I ». Les tubes 10 sontdisposés parallèlement entre eux et s’étendent chacun dans un troisième plan P3 qui estperpendiculaire au premier plan PI et qui est parallèle au premier axe d’extension généraleAl. Les tubes 10 sont par ailleurs alignés en formant une rangée qui s’étend le long d’unedirection perpendiculaire au troisième plan P3. Les tubes 10 s’étendent entre une premièreextrémité 101 qui est en communication fluidique avec la boîte de renvoi 9 et unedeuxième extrémité 102 qui est en communication fluidique avec la boîte collectrice 8.Autrement dit, la boîte de renvoi 9 forme la base du « I » tandis que la boîte collectrice 8forme le sommet du « I ». Selon cette première variante, la deuxième bouche 17 équipe laboîte de renvoi 9.

Lors d’une mise en œuvre du circuit de fluide réfrigérant 1, le fluide réfrigérant FRpénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 5 à travers la première bouche 16 quecomprend la boîte collectrice 8. Puis, le fluide réfrigérant FR est réparti le long de la boîtecollectrice 8 selon le deuxième axe d’extension A2 par un dispositif d’homogénéisation 18de la distribution de fluide réfrigérant. Ensuite, le fluide réfrigérant FR s’écoule entre laboîte collectrice 8 et la boîte de renvoi 9 en empruntant les tubes 10. Enfin, le fluideréfrigérant FR est évacué hors de l'échangeur de chaleur 5 à travers la deuxième bouche 17de la boîte de renvoi 9.

Sur la figure 3, l’échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur à l’intérieurduquel le fluide réfrigérant FR s’écoule selon un chemin agencé en « U ». Fes tubes 10a,10b sont disposés parallèlement entre eux en étant répartis selon deux nappes 11, 12, dont une première nappe 11 de premiers tubes 10a et une deuxième nappe 12 de deuxièmestubes 10b. La première nappe 11 et la deuxième nappe 12 sont ménagées à l’intérieur deplans respectifs qui sont parallèles entre eux et parallèles au premier plan Pl.

Les premiers tubes 10a de la première nappe 11 s’étendent entre une premièreextrémité 101 qui est en communication fluidique avec la boîte de renvoi 9 et unedeuxième extrémité 102 qui est en communication fluidique avec la première chambre 13.Les deuxièmes tubes 10b de la deuxième nappe 12 s’étendent entre une troisième extrémité103 qui est en communication fluidique avec la boîte de renvoi 9 et une quatrièmeextrémité 104 qui est en communication fluidique avec une deuxième chambre 14,également délimitée à l’intérieur de la boîte collectrice 8. La première chambre 13 et ladeuxième chambre 14 sont contigües et étanches l’une avec l’autre. La première chambre13 s’étend selon un quatrième axe d’extension générale A4 et la deuxième chambre 14s’étend selon un cinquième axe d’extension générale A5. De préférence, le quatrième axed’extension générale A4 et le cinquième axe d’extension générale A5 sont parallèles entreeux et parallèles au deuxième axe d’extension générale A2. Le quatrième axe d’extensiongénérale A4 et le cinquième axe d’extension générale A5 définissent ensemble undeuxième plan P2, qui est de préférence orthogonal au premier plan Pl. Autrement dit, laboîte de renvoi 9 forme la base du « U » tandis que la première nappe 11 et la deuxièmenappe 12 de tubes 10a, 10b forment les branches du « U », la première chambre 13 et ladeuxième chambre 14 formant les extrémités du « U ». Selon cette deuxième variante, ladeuxième bouche 17 équipe la deuxième chambre 14 de la boîte collectrice 8.

Lors d’une mise en œuvre du circuit de fluide réfrigérant 1, le fluide réfrigérant FRpénètre à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 5 à travers la première bouche 16 de lapremière chambre 13, en étant réparti le long de la boîte collectrice 8 selon le deuxièmeaxe d’extension générale A2 par le dispositif d’homogénéisation 18 de la distribution defluide réfrigérant. Puis, le fluide réfrigérant FR s’écoule entre la première chambre 13 de laboîte collectrice 8 et la boîte de renvoi 9 en empruntant les premiers tubes 10a de lapremière nappe 11. Puis, le fluide réfrigérant FR s’écoule entre la boîte de renvoi 9 et ladeuxième chambre 14 en empruntant les deuxièmes tubes 10b de la deuxième nappe 12.Enfin, le fluide réfrigérant FR est évacué hors de l'échangeur de chaleur 5 à travers ladeuxième bouche 17, après avoir circulé à travers la deuxième chambre 14.

De préférence, un premier tube 10a de la première nappe 11 est aligné avec undeuxième tube 10b de la deuxième nappe 12 à l’intérieur du troisième plan P3 qui estperpendiculaire au premier plan PI et qui est parallèle au premier axe d’extension généraleAl.

Quelle que soit la variante de réalisation de l’échangeur de chaleur 5 présenté ci-dessus, la boîte collectrice 8 loge le dispositif d’homogénéisation 18 de la distribution dufluide réfrigérant FR à l’intérieur des tubes 10, 10a, 10b. Un tel dispositifd’homogénéisation 18 de la distribution de fluide réfrigérant vise à répartir de manièrehomogène le fluide réfrigérant FR, à l’état diphasique liquide-gaz, le long de la boîtecollectrice 8 et in fine à l’intérieur de l’ensemble des tubes 10, 10a, 10b. Un tel dispositifd’homogénéisation 18 de la distribution vise plus particulièrement à répartir de manièrehomogène le fluide réfrigérant FR à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 5, y comprislorsque le fluide réfrigérant FR est présent à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 5 sousdeux phases distinctes, liquide et gaz, en proportion respective variable.

Sur les figures 4, 6 et 8, le dispositif d’homogénéisation 18 de la distributioncomprend par exemple un conduit 19 s'étendant le long d’un sixième axe d’extensiongénérale A6, parallèle, voire confondu, avec le deuxième axe d’extension générale A2et/ou le quatrième axe d’extension générale A4, entre une première partie terminale 20 etune deuxième partie terminale 21 du conduit 19. Le conduit 19 est d’une longueur L priseentre la première partie terminale 20 et la deuxième partie terminale 21, parallèlement ausixième axe d’extension générale A6. De préférence la longueur L du conduit 19 estéquivalente à une longueur de la boîte collectrice 8 prise selon le deuxième axe d’extensiongénérale A2 et/ou à une longueur de la boîte de renvoi 9 prise selon le troisième axed’extension générale A3.

On notera qu’on qualifie de longitudinal tout élément qui s’étend selon le sixièmeaxe d’extension générale A6 qui est défini par la plus grande dimension du conduit 19. Onqualifie de transversal tout élément qui s’étend à l’intérieur d’un plan transversal Pt qui estorthogonal à l’axe d’extension général A6.

La première partie terminale 20 est formée d’une extrémité du conduit 19, tandis quela deuxième partie terminale 21 est formée de l’autre extrémité du conduit 19,longitudinalement opposée à la première partie terminale 20.

Selon une variante de réalisation, la première partie terminale 20 est destinée à êtremise en communication fluidique avec la première bouche 16 de l’échangeur de chaleur 5.Selon une autre variante de réalisation, la première bouche 16 loge le conduit 19 dont lapremière partie terminale 20 est mise en communication fluidique avec une canalisation ducircuit de fluide réfrigérant 1. Selon ces deux variantes, la deuxième partie terminale 21 estborgne et forme un cul-de-sac au regard de la circulation du fluide réfrigérant FR àl’intérieur du conduit 19.

De préférence, le conduit 19 est équipé d’au moins une fenêtre 29 à travers lequel lefluide réfrigérant FR est apte à être admis à l’intérieur du conduit 19. De préférenceencore, la fenêtre 29 équipe la première partie terminale 20. Selon une autre variante deréalisation, la fenêtre 29 équipe une zone quelconque du conduit 19 prise entre la premièrepartie terminale 20 et la deuxième partie terminale 21.

Le conduit 19 est par exemple conformé en un cylindre, ou bien en unparallélépipède ou bien en toute autre forme comportant un axe de symétrie A7, qui estpréférentiellement parallèle, voire confondu, avec le sixième axe d’extension générale A6.Le conduit 19 comprend une paroi périphérique 23 qui est de section transversalecylindrique lorsque le conduit 19 est conformé en un cylindre, de section transversaleparallélépipédique lorsque le conduit 19 est un parallélépipède. La paroi périphérique 23est celle qui donne la forme globale du conduit 19. __ Le conduit 19 constitue une enveloppe qui délimite un espace interne 24 autourduquel le conduit 19 est ménagé. Autrement dit, le conduit 19 borde l’espace interne 24que le conduit 19 entoure. Selon la forme du conduit 19, l’espace interne 24 est parexemple cylindrique ou bien parallélépipédique, ou bien de toute autre forme ménagéeautour de l’axe de symétrie A7.

La paroi périphérique 23 comprend des orifices 22 qui sont ménagés au travers de la paroi périphérique 23 du conduit 19. Les orifices 22 sont préférentiellement alignés selonun axe d’alignement A8 qui est parallèle au sixième axe d’extension générale A6 et/ou àl’axe de symétrie A7.

Selon une variante, les orifices 22 sont équidistants les uns des autres. Selon uneautre variante, les orifices 22 sont éloignés les uns des autres d’une distance variable. Lesorifices 22 sont par exemple des orifices de section circulaire, mais sont susceptibles d’êtred’une conformation quelconque, rectangulaire, elliptique, oblongue notamment.

Chaque orifice 22 offre au fluide réfrigérant FR une section de passage D à traverslaquelle le fluide réfrigérant FR s’écoule pour circuler depuis le volume interne 24 duconduit 19 hors de ce dernier, c’est-à-dire vers le volume délimité par la boîte collectrice 8.Autrement dit, chaque orifice 22 présente une section de passage D qui est la surface que lefluide réfrigérant FR est à même de traverser lors de son évacuation hors du conduit 19. Lasection de passage D est définie comme une surface de l’orifice 22 prise selon un pland’orifice P4 qui contient l’orifice 22 et qui est parallèle au sixième axe d’extensiongénérale A6. Lorsque le conduit 19 est cylindrique, le plan d’orifice P4 est un plantangentiel au conduit 19 qui comprend au moins un orifice 22. A titre d’exemple, lorsquel’orifice 22 est de section circulaire, la section de passage D est conformée en un cercle.

Dans sa généralité, le conduit 19 est pourvu de N orifices 22, avec N > 2. Autrementdit, le conduit 19 est équipé d’au moins deux orifices 22. Préférentiellement, le nombre Ndes orifices 22 est de l’ordre d’un nombre de tubes 10, ou d’un nombre de premiers tubes10a, ou d’un nombre de deuxièmes tubes 10b de l’échangeur de chaleur 5.Préférentiellement, le nombre N des orifices 22 est égal au nombre de tubes 10, ou d’unnombre de premiers tubes 10a, ou d’un nombre de deuxièmes tubes 10b de de l’échangeurde chaleur 5.

Selon la présente invention, au moins deux des N orifices 22 sont d’une section depassage respective D qui sont distinctes l’une de l’autre. Autrement dit, parmi les Norifices 22 que comprend le conduit 19, au moins deux d’entre eux présentent une sectionde passage D du fluide réfrigérant distincte l’une de l’autre.

Selon une première forme de réalisation illustrée sur la figure 4, les orifices 22 sontrépartis en orifices de premier type 22a présentant une première section de passage DI eten orifices de deuxième type 22b présentant une deuxième section de passage D2, distinctede la première section de passage Dl. Ainsi, parmi les N orifices, au moins un orifice depremier type 22a présente une première section de passage Dl et au moins un orifice dedeuxième type 22b présente une deuxième section de passage D2, qui est différente de lapremière section de passage Dl.

De préférence, la deuxième section de passage D2 est strictement supérieure à lapremière section de passage Dl. A titre d’exemple, la deuxième section de passage D2 estcomprise entre 1,5 fois la première section de passage Dl et deux fois la deuxième sectionde passage Dl.

Selon une variante, parmi les N orifices, X orifices de premier type 22a présententune première section de passage Dl et Y orifices de deuxième type 22b présentent unedeuxième section de passage D2, avec N = X + Y. Autrement dit, les orifices 22 sontrépartis en un premier groupe G1 d’orifices de premier type 22a, préférentiellementadjacents les uns aux autres, et en un deuxième groupe G2 d’orifices de deuxième type22b, préférentiellement adjacents les uns aux autres. Autrement dit encore, le premiergroupe G1 présente un effectif de X orifices de premier type 22a et le deuxième groupe G2présente un effectif de Y orifices de deuxième type 22b, avec N = X + Y.

Par exemple, X représente deux tiers du nombre N des orifices 22 et Y représente untiers du nombre N des orifices 22. Ainsi, sur la figure 4, le conduit 19 comprend neuforifices 22, dont six orifices de premier type 22a offrant au fluide réfrigérant FR unepremière section de passage Dl et trois orifices de deuxième type 22b offrant au fluideréfrigérant FR une deuxième section de passage D2, qui est supérieure à la premièresection de passage Dl. Autrement dit, le premier groupe G1 d’orifices 22 compte sixorifices de premier type 22a et le deuxième groupe G2 d’orifices 22 compte trois orificesde deuxième type 22b.

Selon une deuxième forme de réalisation illustrée sur la figure 6, les orifices 22 sontrépartis en orifices de premier type 22a présentant une première section de passage Dl, en orifices de deuxième type 22b présentant une deuxième section de passage D2 et enorifices de troisième type 22c présentant une troisième section de passage D3. Ainsi, parmiles N orifices, au moins un orifice de premier type 22a présente une première section depassage Dl, au moins un orifice de deuxième type 22b présente une deuxième section depassage D2 qui est différente de la première section de passage Dl et au moins un orificede troisième type 22c présente une troisième section de passage D3 qui est différente de lapremière section de passage Dl et de la deuxième section de passage D2.

De préférence, la deuxième section de passage D2 est strictement supérieure à lapremière section de passage Dl et la troisième section de passage D3 est strictementsupérieure à la deuxième section de passage D2. A titre d’exemple, la deuxième section depassage D2 est comprise entre 1,5 fois la première section de passage Dl et deux fois lapremière section de passage Dl, et la troisième section de passage D3 est comprise entre1,5 fois la deuxième section de passage D2 et deux fois la deuxième section de passage D2.

Selon une variante, parmi les N orifices, X orifices de premier type 22a présententune première section de passage Dl, Y orifices de deuxième type 22b présentent unedeuxième section de passage D2, Z orifices de troisième type 22c présentent une troisièmesection de passage D3, avec N = X + Y + Z. Autrement dit, les orifices 22 sont répartis enun premier groupe G1 d’orifices de premier type 22a, préférentiellement adjacents les unsaux autres, en un deuxième groupe G2 d’orifices de deuxième type 22b, préférentiellementadjacents les uns aux autres, et en un troisième groupe G3 d’orifices de troisième type 22cpréférentiellement adjacents les uns aux autres. Autrement dit encore, le premier groupeG1 présente un effectif de X orifices de premier type 22a, le deuxième groupe G2 présenteun effectif de Y orifices de deuxième type 22b, et le troisième groupe G3 présente uneffectif de Z orifices de troisième type 22c avec N = X + Y + Z.

Par exemple, X représente un tiers du nombre N des orifices 22, Y représenteégalement un tiers du nombre N des orifices 22 et Z représente également un tiers dunombre N des orifices 22. Ainsi, sur la figure 6, le conduit 19 comprend neuf orifices 22,dont trois orifices de premier type 22a offrant au fluide réfrigérant FR une première sectionde passage Dl, trois orifices de deuxième type 22b offrant au fluide réfrigérant FR unedeuxième section de passage D2, qui est strictement supérieure à la première section de passage DI et trois orifices de troisième type 22c offrant au fluide réfrigérant FR unetroisième section de passage D3, qui est strictement supérieure à la deuxième section depassage D2. Autrement dit, chacun des groupes Gl, G2, G3 d’orifices 22 comptent troisorifices 22.

Selon une troisième forme de réalisation illustrée sur la figure 8, les orifices 22présentent des sections de passage Dl, D2, D3,.....D9 toutes distinctes les unes des autres.

De préférence, la section de passage Di, avec i 6 (1, ...,/V), d’un orifice 22 estsupérieure à la section de passage Di-1 de l’orifice 22 qui le jouxte et qui est plus près de lafenêtre 29 et la section de passage Di est inférieure à la section de passage Di+lde l’orifice22 qui le jouxte et qui est plus éloigné de la fenêtre 29, les orifices 22 étant répertoriésdepuis la fenêtre 29 vers la deuxième partie terminale 21.

Selon une autre approche de la présente invention, les orifices 22 vérifientcumulativement les relations [1] et [2] suivantes :

Autrement dit, il existe au moins un ième orifice 22 dont la section de passage Di eststrictement inférieur à la section de passage Di+1 du i+lième orifice 22, adjacent au ièmeorifice 22 et plus éloigné que le ième orifice 22 de la fenêtre 29.

Autrement dit encore, en parcourant les orifices un à un depuis la fenêtre 29 jusqu’àla première partie terminale 20 ou vers la deuxième partie terminale 21, la section depassage des orifices 22 est au moins constante jusqu’à ce que l’on rencontre au moins unorifice 22 dont la section de passage D excède la section de passage D de l’orificeprécédent 22.

Successivement et linéairement de proche en proche, le conduit 19 comprend parexemple : - la première partie terminale 20,

- le premier orifice 22 de section de passage D1, - le deuxième orifice 22 de section de passage D2, - le troisième orifice 22 de section de passage D3, - le ième orifice 22 de section de passage Di - le (i+l)ième orifice 22 de section de passage Di+1 - le Nième orifice 22 de section de passage DN, - la deuxième partie terminale 21, les sections de passage susvisées vérifiant :

Plus particulièrement, la section de passage Di des orifices 22 suit une fonction F,qui est une fonction croissante d’une distance Wi prise entre la fenêtre 29 et un centre C dechaque orifice 22. La fenêtre 29 équipant préférentiellement la première partie terminale20 du conduit 19, la distance Wi des orifices 22 est préférentiellement mesurée entre lafenêtre 29 et le centre de l’orifice 22. Il résulte de ces dispositions que, en considérant deuxorifices 22 successifs, l’orifice 22 le plus éloigné de la fenêtre 29, c’est-à-dire situé à unedeuxième distance W2 de la fenêtre 29, présente une surface de passage D qui estsupérieure à la surface de passage D d’un autre orifice 22 le plus proche de la fenêtre 29,c’est-à-dire situé à une première distance WI de la fenêtre 29.

Selon une première forme de réalisation, la fonction donnant la surface de passage Ddes orifices 22 en fonction de la distance W entre la fenêtre 29 et les orifices 22 est unefonction en escalier, tel qu’illustré sur les figures 5 et 7.

Selon une deuxième forme de réalisation, la fonction est une fonction linéaire de ladistance W, telle qu’illustré sur la figure 9. D’une manière générale, le conduit 19 est susceptible d’être pourvu d’orifices 22répartis en une pluralité de groupes G successifs d’orifices, les orifices 22 d’un mêmegroupe étant d’une même surface de passage D (à la tolérance de fabrication près), le

diamètre des orifices 22 des groupes successifs étant croissant d’un groupe à l’autre.

Ces dispositions sont telles que le fluide réfrigérant FR pénétrant à l’intérieur duditdispositif est distribué de manière homogène à l’ensemble des tubes 10, 10a, 10b, ycompris à ceux alimentés par les orifices 22 les plus éloignés de la fenêtre 29, et/ou de lapremière partie 20 pourvue de la fenêtre 29, en raison de l’accroissement du diamètre deces orifices 22.

Autrement dit, la faible dimension des orifices 22 disposés à proximité de la fenêtre29, ou de la première partie terminale 20 équipée de la fenêtre 29 empêche le fluideréfrigérant FR d’emprunter préférentiellement les tubes 10, 10a, 10b alimentés par lesorifices 22 les plus proches de la fenêtre 29, de telle sorte qu’une quantité suffisante defluide réfrigérant FR poursuit son chemin à l’intérieur dudit dispositif d’homogénéisation18 pour alimenter de manière homogène l’ensemble des tubes 10, 10a, 10b, et notammentceux situés le plus loin de la fenêtre 29.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS
2. 1. Dispositif d’homogénéisation (18) d’une distribution du fluide réfrigérant (FR) àl’intérieur de tubes (10, 10a, 10b) d’un échangeur de chaleur (5), le dispositifd’homogénéisation (18) comprenant au moins un conduit (19) pourvu de N orifices (22,22a, 22b, 22c) de section de passage respective (Dl, D2, D3, DN) du fluide réfrigérant(FR), avec N > 2, dont au moins un orifice de premier type (22a) comportant une premièresection de passage (Dl) et au moins au moins un orifice de deuxième type (22a)comportant une deuxième section de passage (D2), caractérisé en ce que la premièresection de passage (Dl) est inférieure à la deuxième section de passage (D2) et en ce queles orifices (22, 22a, 22b, 22c) sont répartis en groupe (Gl, G2, G3), un groupe (Gl, G2,G3) d’orifices (22, 22a, 22b, 22c) étant formé par au moins deux orifices (22, 22a, 22b,22c) adjacents l’un à l’autre et de sections de passage (Dl, D2, D3, DN) identiquesl’une à l’autre. 2. Dispositif d’homogénéisation (18) selon la revendication précédente, dans lequelle conduit (19) comprenant au moins une fenêtre (29) d’admission du fluide réfrigérant(FR), l’orifice de premier type (22a) étant positionné à une première distance (Wl) de lafenêtre (29), l’orifice de deuxième type (22b) étant positionné à une deuxième distance(W2) de la fenêtre (29), la première distance (Wl) est inférieure à une deuxième distance(W2).
3. 3. Dispositif d’homogénéisation (18) selon la revendication précédente, dans lequelles orifices (22, 22a, 22b, 22c) sont répartis au moins en un premier groupe (Gl) d’orificesde premier type (22a) présentant la première section de passage (Dl) et en un deuxièmegroupe (G2) d’orifices de deuxième type (22b) présentant la deuxième section de passage(D2).
4. 4. Dispositif d’homogénéisation (18) l’une quelconque des revendicationsprécédentes, dans lequel les orifices de premier type (22a) du premier groupe (Gl)s’étendent sur au moins la moitié d’une longueur (L) du conduit (19) prise entre unepremière partie terminale (20) et une deuxième partie terminale (21) du conduit (19).
5. 5. Dispositif d’homogénéisation (18) selon la revendication précédente, dans lequelles orifices de premier type (22a) du premier groupe (Gl) s’étendent sur deux tiers de lalongueur (L) du conduit (19) et les orifices de deuxième type (22b) du deuxième groupe(G2) s’étendent sur un tiers de la longueur (L) du conduit (19), à 5% près.
6. 6. Dispositif d’homogénéisation (18) selon la revendication 3, dans lequel lesorifices (22, 22a, 22b, 22c) sont répartis au moins en un premier groupe (Gl) d’orifices depremier type (22a) présentant la première section de passage (Dl), en un deuxième groupe(G2) d’orifices de deuxième type (22b) présentant la deuxième section de passage (D2), eten un troisième groupe (G3) d’orifices de troisième type (22c) présentant une troisièmesection de passage (D3).
7. 7. Dispositif d’homogénéisation (18) selon la revendication précédente, dans lequelles orifices de premier type (22a) du premier groupe (Gl) s’étendent sur un tiers de lalongueur (L) du conduit (19), les orifices de deuxième type (22b) du deuxième groupe(G2) s’étendent sur un tiers de la longueur (L) du conduit (19) et les orifices de troisièmetype (22c) du deuxième groupe (G3) s’étendent sur un tiers de la longueur (L) du conduit(19), à 5% près.
8. 8. Dispositif d’homogénéisation (18) selon l’une quelconque des revendicationsprécédentes, dans lequel la section de passage (D) des orifices (22, 22a, 22b, 22c) est unefonction croissante d’une distance (W) prise entre la fenêtre (29) et les orifices (22, 22a,22b, 22c).
9. 9. Dispositif d’homogénéisation (18) selon l’une quelconque des revendicationsprécédentes prise en combinaison avec la revendication 2, dans lequel le conduit (19)comprend une première partie terminale (20) pourvue de la fenêtre (29) et une deuxièmepartie terminale (21) qui est obturée.
10. 10. Dispositif d’homogénéisation (18) selon l’une quelconque des revendicationsprécédentes, dans lequel le conduit (19) est cylindrique.
11. 11. Echangeur de chaleur (5) comprenant une boîte collectrice (8) logeant au moins un dispositif d’homogénéisation (18) selon l’une quelconque des revendicationsprécédentes.