La présente invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un dispositif de distribution, configuré pour distribuer un liquide frigorigène dans l'échangeur de chaleur. L'échangeur de chaleur peut en particulier être un vaporiseur utilisé dans une colonne de séparation d'air par distillation cryogénique pour assurer la vaporisation d'un liquide de cuve de colonne, par exemple de l'oxygène liquide , par échange de chaleur avec un gaz calorigène, par exemple l'air ou l'azote.

La présente invention trouve notamment application dans le domaine de la séparation de gaz par cryogénie, en particulier de la séparation d'air par cryogénie (connue sous l'acronyme anglais « ASU » pour unité de séparation d'air) exploitée pour la production d'oxygène gazeux sous pression. En particulier, la présente invention peut s'appliquer à un échangeur de chaleur qui vaporise un débit liquide, par exemple de l'oxygène, de l'azote et/ou de l'argon par échange de chaleur avec un gaz.

Si l'échangeur de chaleur se trouve dans la cuve d'une colonne de distillation, il peut constituer un vaporiseur fonctionnant en thermosiphon pour lequel l'échangeur est immergé dans un bain de liquide descendant la colonne ou un vaporiseur fonctionnant en vaporisation à film alimenté directement par le liquide tombant de la colonne et/ou par une pompe de recirculation.

La technologie couramment utilisée pour ces échangeurs à changement de phase est celle des échangeurs en aluminium à plaques et à ailettes brasés, qui permettent d'obtenir des organes très compacts offrant une grande surface d'échange. Ces échangeurs sont constitués de plaques entre lesquelles sont insérées des ailettes, formant ainsi un empilage de passages de vaporisation et de passages de condensation, les uns destinés à vaporiser du liquide frigorigène et les autres à condenser un gaz calorigène.

WO-A-201 1 1 10782 décrit un dispositif de distribution comprenant des plaques parallèles, qui définissent des passages pour le liquide frigorigène, et plusieurs ailettes qui s'étendent dans chaque passage et qui présentent des orifices pour distribuer le liquide frigorigène suivant la direction latérale.

Cependant, dans un dispositif de distribution de l'art antérieur, la distribution du liquide frigorigène suivant la direction latérale n'est pas parfaitement uniforme. Or lorsque des zones de l'échangeur ne reçoivent pas assez de liquide frigorigène, des dépôts solides d'impuretés peuvent survenir par vaporisation à sec. De tels dépôts solides d'impuretés induisent un risque d'explosion dans certaines conditions de fonctionnement de l'échangeur de chaleur.

Une solution connue du document EP-A-0130122 consiste à percer des orifices dans les plaques parallèles du dispositif de distribution afin de réaliser une prédistribution grossière du liquide frigorigène le long des passages pour ledit liquide. Toutefois, le nombre d'orifices disposés le long de l'échangeur est limité afin ne pas complexifier sa fabrication ni affaiblir sa structure et l'effet d'uniformisation de la répartition du liquide reste insuffisant.

La présente invention a notamment pour but de résoudre, totalement ou partiellement, les problèmes mentionnés ci-avant, en proposant un dispositif de distribution dans lequel la distribution du liquide frigorigène est la plus uniforme possible.

Dans ce but, l'invention a pour objet un échangeur de chaleur configuré pour transférer de la chaleur d'au moins un fluide calorigène , par exemple de l'azote, vers au moins un fluide frigorigène, par exemple du de l'oxygène, l'échangeur de chaleur comprenant au moins des plaques agencées parallèlement entre elles de façon à définir une première série de passages configurés pour canaliser du liquide frigorigène globalement suivant une direction longitudinale, s'étendant dans le sens vertical lors du fonctionnement, chaque passage étant défini entre deux plaques successives, et une deuxième série de passages configurés pour canaliser un fluide calorigène globalement suivant la direction longitudinale, chaque passages étant défini entre deux plaques successives, les passages du deuxième série étant intercalés entre deux passages de la première série, au moins une entrée de liquide frigorigène relié pour déverser le liquide frigorigène uniquement dans les passages de la première série et des moyens de distribution, situés dans l'extrémité supérieure de l'échangeur dans des passages de la première série uniquement, comprenant

des ailettes s'étendant dans un, voire chaque, passage de la première série globalement suivant une direction latérale qui est orthogonale à la direction longitudinale et qui est parallèle aux plaques, chaque passage de la première série logeant plusieurs ailettes se succédant suivant la direction longitudinal, chaque ailette présentant des orifices configurés pour permettre l'écoulement du liquide frigorigène ;

au moins une ailette présentant une portion supérieure et une portion inférieure, l'altitude de la portion supérieure étant supérieure à l'altitude de la portion inférieure lorsque le dispositif de distribution est en service et la direction longitudinale s'étend dans le sens vertical,

ladite au moins une portion inférieure et la plaque solidarisée à ladite au moins une portion inférieure définissant au moins un canal de répartition configuré pour canaliser du liquide frigorigène suivant la direction latérale, les orifices de ladite au moins une ailette étant formés par des ouvertures de débordement situées dans ladite au moins une portion supérieure, les ouvertures de débordement étant configurées de sorte que le liquide frigorigène s'écoule par les ouvertures de débordement lorsque ledit au moins un canal de répartition est plein de liquide frigorigène.

En d'autres termes, le ou chaque canal de répartition forme une sorte de gouttière qui s'étend entre les ouvertures de débordement et une intersection de la portion inférieure et de la plaque solidarisée à cette portion inférieure. Le ou chaque canal de répartition est globalement horizontal lorsque le dispositif de distribution est en service.

Ainsi, la coopération du ou de chaque canal de répartition avec les ouvertures de débordement de la ou des ailette(s) permet de répartir le liquide frigorigène le plus uniformément possible suivant la direction latérale, ce qui limite voire évite le risque de dépôt solide d'impuretés dans l'échangeur de chaleur.

Les plaques s'étendent suivant deux dimensions, longueur et largeur, respectivement suivant la direction longitudinale et la direction latérale. Dans chaque passage, les ailettes ont des formes longilignes et elles s'étendent suivant la largeur (direction latérale) des deux plaques successives.

La direction longitudinale est verticale lorsque le dispositif de distribution est en service. Le liquide frigorigène s'écoule globalement suivant la direction longitudinale et par gravité. Donc le liquide frigorigène s'écoule globalement verticalement et dans le sens descendant.

Selon une variante de l'invention, le dispositif de distribution peut comprendre un nombre de plaques supérieur à 20, voire supérieur à 100. Ces plaques forment ainsi un empilement de plaques, entre lesquelles sont définis des passages de liquide frigorigène, éventuellement en alternance avec des conduits pour le fluide calorigène. Le dispositif de distribution peut présenter un nombre de passages de liquide frigorigène supérieur à 10, voire supérieur à 50.

En service, le dispositif de distribution est traversé par le liquide frigorigène. Le dispositif de distribution présente i) une partie amont configurée pour l'entrée du liquide frigorigène, et ii) une partie aval configurée pour la sortie du liquide frigorigène. Les ailettes s'étendent entre cette partie amont et cette partie aval.

Selon une variante de l'invention, chaque passage a une forme parallélépipédique et plate. Comme chaque passage a une forme plate, l'écart entre deux plaques successives est petit devant la longueur et la largeur de chaque plaque successive. De préférence, tout ou partie des ailettes s'étend d'une plaque jusqu'à la plaque successive. En d'autres termes, ces ailettes sont en contact avec les deux plaques. Cette construction permet de braser les ailettes sur les deux plaques, ce qui augmente la résistance mécanique du dispositif de distribution.

Dans la présente demande, le terme « suivant » signifie qu'une direction est substantiellement parallèle ou substantiellement colinéaire à une autre direction ou à un plan.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le volume d'un canal de répartition respectif est inférieur à 15%, de préférence inférieur à 10%, du volume total délimité :

i) par une ailette ayant des ouvertures de débordement, ii) par la plaque solidarisée à la portion inférieure de ladite ailette ayant des ouvertures de débordement, et

iii) par l'ailette située immédiatement en amont de ladite ailette ayant des ouvertures de débordement.

Ainsi, un tel volume du canal de répartition évite que les ailettes ayant des ouvertures de débordement ne génèrent une perte de charge trop forte. Une faible perte de charge évite de réduire le débit de liquide frigorigène à travers les ailettes ayant des ouvertures de débordement, ce qui permet d'optimiser la régulation de ce débit. Les ailettes ayant des ouvertures de débordement remplissent donc plutôt une fonction de répartition du liquide frigorigène, en générant seulement une faible perte de charge. Chaque canal de répartition est défini par au moins une portion inférieure et par la plaque solidarisée à ladite au moins une portion inférieure.

Selon un mode de réalisation de l'invention, les ouvertures de débordement sont réparties sur une ailette de manière uniforme suivant la direction latérale.

Ainsi, des ouvertures de débordement uniformément réparties permettent de maximiser l'uniformité de la distribution de liquide frigorigène. Alternativement, certaines ouvertures de débordement peuvent être réparties de manière non uniforme suivant la direction latérale.

Selon un mode de réalisation de l'invention, un rapport d'ouverture ayant :

pour numérateur, la superficie totale des ouvertures de débordement situées dans une ailette ayant des ouvertures de débordement, et

pour dénominateur, la superficie totale d'une face de ladite ailette ayant des ouvertures de débordement,

est compris entre 10% et 50%, de préférence entre 20% et 40%.

Ainsi, un tel rapport d'ouverture contribue à minimiser la perte de charge générée par les ailettes ayant des ouvertures de débordement tout en assurant un débit adéquat dans le dispositif de distribution. Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque ouverture de débordement a une superficie comprise entre 1 ,5 mm ² et 10,0 mm ² , de préférence entre 2,0 mm ² et 5,0 mm ² .

Ainsi, une telle superficie évite de noyer totalement chaque ouverture de débordement, ce qui contribue à ne pas réduire le débit de liquide frigorigène à travers chaque ailette.

Selon une variante de l'invention, des ouvertures de débordement ont des formes d'ellipses, par exemple circulaires. Ainsi, une telle forme présente une largeur de l'ouverture de débordement qui augmente progressivement, ce qui limite la hauteur de liquide frigorigène lorsque le débit de liquide frigorigène augmente.

Selon une variante de l'invention, des ouvertures de débordement ont des formes de triangles pointant vers ladite au moins une portion inférieure. Ainsi, une telle forme présente une largeur de l'ouverture de débordement qui augmente progressivement, ce qui limite la hauteur de liquide frigorigène lorsque le débit de liquide frigorigène augmente.

Selon un mode de réalisation de l'invention, un intervalle, mesuré suivant la direction latérale, entre deux ouvertures de débordement successives est compris entre 1 mm et 6 mm.

Ainsi, un tel intervalle contribue à assurer une répartition uniforme du liquide frigorigène suivant la direction latérale, tout en minimisant la perte de charge générée par les ailettes ayant des ouvertures de débordement.

Selon une variante de l'invention, ledit intervalle est constant pour les ouvertures de débordement d'au moins une ailette.

Ainsi, un tel intervalle contribue à maximiser l'uniformité de la répartition du liquide frigorigène suivant la direction latérale.

Selon un mode de réalisation de l'invention, une distance minimale entre i) une ouverture de débordement et ii) la plaque solidarisée à ladite au moins une portion inférieure est comprise entre 1 mm et 4 mm, la distance minimale étant de préférence la même pour la majorité ou la totalité des ouvertures de débordement d'une ailette respective.

Ainsi, une telle distance minimale permet au canal de répartition d'avoir un volume relativement grand, ce qui permet de limiter le nombre d'ailettes ayant des ouvertures de débordement dans le dispositif de distribution.

Selon un mode de réalisation de l'invention, plusieurs ailettes ont des portions supérieures respectives présentant des ouvertures de débordement.

En d'autres termes, il y a plusieurs étages de répartition du liquide frigorigène, ce qui contribue à maximiser l'uniformité de cette répartition.

Selon un mode de réalisation de l'invention, les ouvertures de débordement présentes dans une ailette sont positionnées en décalage suivant la direction latérale par rapport aux ouvertures de débordement présentes dans l'ailette voisine.

Ainsi, un tel décalage entre ouvertures de débordement contribue à augmenter l'uniformité de la répartition du liquide frigorigène suivant la direction latérale.

Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit décalage entre les ouvertures de débordement présentes dans deux ailettes voisines représente entre 40% et 60% de la longueur dudit intervalle.

En d'autres termes, les ouvertures de débordement de deux ailettes successives dans la direction longitudinale sont agencées sensiblement en quinconce.

Ainsi, une telle valeur du décalage entre ouvertures de débordement contribue à maximiser l'uniformité de la répartition du liquide frigorigène suivant la direction latérale.

Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une ailette a une forme plate et s'étend jusqu'auxdites deux plaques successives et obliquement à chacune desdites deux plaques successives de façon à former, en section dans un plan perpendiculaire aux plaques et à la direction latérale, un angle oblique aigu, l'angle oblique étant de préférence compris entre 30° et 60°, de préférence encore compris entre 40° et 50°.

Ainsi, une telle ailette plate et oblique est relativement peu encombrante et simple à assembler avec les plaques.

Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque ailette présente, parallèlement à la direction longitudinale, une longueur comprise entre 4 mm et 10 mm, et dans lequel chaque ailette présente, parallèlement à la direction latérale, une largeur comprise entre 4 mm et 10 mm, chaque ailette pouvant par exemple avoir une longueur et une largeur égales.

Ainsi, une telle longueur et une telle largeur permettent d'incorporer un grand nombre d'ailettes dans le dispositif de distribution, ce qui augmente l'uniformité de la répartition du liquide frigorigène.

Selon une variante de l'invention, chaque ailette présente une portion de fixation qui est fixée à une plaque, par exemple par brasure.

Ainsi, une telle portion de fixation permet d'assembler simplement chaque ailette aux plaques.

Selon une variante de l'invention, au moins une, de préférence chaque, ouverture de débordement est définie par un orifice traversant. Alternativement, au moins une ouverture de débordement peut être définie par une encoche s'étendant jusqu'à un bord de l'ailette correspondante.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de distribution comprend au moins une ailette ayant des orifices et placée en amont de la ou des ailette(s) ayant des ouvertures de débordement, les orifices étant répartis suivant la direction latérale, le nombre d'ouvertures de débordement par ailette étant supérieur à 3 fois, de préférence à 5 fois, le nombre d'orifices par ailette.

Ainsi, les ailettes ayant des orifices peuvent remplir une fonction de contrôle du débit du liquide frigorigène entrant dans le dispositif de distribution, en générant une forte perte de charge, alors que les ailettes ayant des ouvertures de débordement remplissent plutôt une fonction de répartition, en générant seulement une faible perte de charge. Cela limite le nombre de composants à assembler dans le dispositif de distribution, car les ailettes ayant des orifices dispensent de prévoir une barre perforée comme celle de WO-A-201 1 1 10782 pour générer une forte perte de charge.

Selon une variante de l'invention, au moins deux ailettes ayant des orifices, le nombre d'orifices par ailette augmentant suivant le sens allant de l'amont vers l'aval.

Ainsi, ces ailettes ayant des orifices permettent de contrôler le mieux possible le débit du liquide frigorigène entrant dans le dispositif de distribution. Selon une variante de l'invention, l'intervalle entre deux orifices successifs, mesuré suivant la direction latérale de l'ailette ayant des orifices située la plus en amont est compris entre 40 mm et 60 mm, et dans lequel l'intervalle entre deux orifices successifs, mesuré suivant la direction latérale, de l'ailette ayant des orifices située la plus en aval est compris entre 6 mm et 20 mm.

Donc l'ailette ayant des orifices située la plus en amont a le moins d'orifices, tandis que l'ailette ayant des orifices située la plus en aval a le plus d'orifices; les ailettes ayant des ouvertures de débordement étant situées en aval de l'ailette ayant des orifices située la plus en aval.

Ainsi, la perte de charge générée par les ailettes ayant des orifices diminue d'amont vers l'aval, tandis qu'augmente l'uniformité de la répartition du liquide frigorigène.

Selon une variante de l'invention, au moins une ailette peut présenter, en plus des ouvertures de débordement, au moins un trou de purge qui est ménagé au plus bas de la portion inférieure. Le canal de répartition est alors formé de plusieurs tronçons séparés deux à deux par un trou de purge à travers lequel peut s'écouler le liquide frigorigène. Un tel trou de purge permet de vidanger le canal de répartition. Avantageusement, la superficie du ou de chaque trou de purge est inférieure à la superficie d'une ouverture de débordement. Ainsi, l'écoulement par le trou de purge a un débit relativement faible, ce qui évite de perturber l'écoulement par chaque ouverture de débordement proche du trou de purge.

Selon une variante de l'invention, lequel la superficie totale des ouvertures, voire des ouvertures de débordement, pour une ailette donnée augmente dans la direction longitudinale, de préférence en augmentant le nombre et/ou la superficie des ouvertures.

De cette façon, plus le liquide descend dans le moyen de distribution, plus l'espacement entre les ouvertures est petit. Au départ, si le liquide est mal distribué, celui-ci est forcé à circuler latéralement jusqu'aux ouvertures adjacentes de la même ailette. Plus la distance entre deux ouvertures, plus la redistribution sur la largeur est efficace. D'autre part, la présente invention a pour objet un procédé de distribution, pour distribuer un liquide frigorigène dans un échangeur de chaleur, le procédé de distribution comprenant les étapes :

mettre en œuvre un dispositif de distribution selon l'invention, - canaliser du liquide frigorigène dans chaque passage et globalement suivant une direction longitudinale,

permettre l'écoulement du liquide frigorigène par les orifices des ailettes ayant des orifices,

emplir chaque canal de répartition de sorte que du liquide frigorigène s'écoule par les ouvertures de débordement.

Par ailleurs, la présente invention a pour objet un échangeur de chaleur, configuré pour transférer de la chaleur d'au moins un fluide calorigène, par exemple du diazote, vers au moins un fluide frigorigène, par exemple du dioxygène, l'échangeur de chaleur comprenant au moins une unité d'échange de chaleur, au moins une entrée de liquide frigorigène, l'échangeur de chaleur étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de distribution étant agencé pour alimenter en liquide frigorigène l'unité d'échange de chaleur.

Ainsi, un tel échangeur de chaleur limite voire évite le risque de dépôt solide d'impuretés dans l'échangeur de chaleur, donc le risque d'explosion dans certaines conditions de fonctionnement.

Les modes de réalisation et les variantes mentionnés ci-avant peuvent être pris isolément ou selon toute combinaison techniquement admissible.

La présente invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront aussi à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique en coupe, dans un plan perpendiculaire à la direction latérale, d'une partie d'un dispositif de distribution conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue schématique en coupe, suivant le plan II à la figure 1 qui est parallèle à la direction longitudinale et à la direction latérale, de la partie du dispositif de distribution de la figure 1 ;

la figure 3 est une vue schématique en coupe, dans un plan perpendiculaire à la direction latérale, d'une partie d'un échangeur de chaleur comprenant le dispositif de distribution conforme au premier mode de réalisation de l'invention ;

la figure 4 est une vue similaire à la figure 1 illustrant le fonctionnement du dispositif de distribution de la figure 3 ;

- la figure 5 est une vue similaire à la figure 2 illustrant le fonctionnement du dispositif de distribution de la figure 3 ;

les figures 6 et 7 sont des vues similaires respectivement aux figures 1 et 2 et illustrant une partie d'un dispositif de distribution conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ;

- les figures 8 et 9 sont des vues similaires respectivement aux figures 1 et 2 et illustrant une partie d'un dispositif de distribution conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ;

la figure 10 est une vue similaire à la figure 1 et illustrant une partie d'un dispositif de distribution conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention ;

la figure 1 1 est une vue similaire à la figure 10 et illustrant une partie d'un dispositif de distribution conforme à un cinquième mode de réalisation de l'invention ;

la figure 12 est une vue similaire à la figure 10 et illustrant une partie d'un dispositif de distribution conforme à un sixième mode de réalisation de l'invention ;

la figure 13 est une vue similaire à la figure 1 et illustrant une partie d'un dispositif de distribution conforme à un septième mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 14 est une vue similaire à la figure 1 et illustrant une partie d'un dispositif de distribution conforme à un huitième mode de réalisation de l'invention ; et la figure 15 illustre un procédé de distribution conforme à l'invention.

Les figures 1 , 2 et 3 illustrent un dispositif de distribution 1 qui est configuré pour distribuer un liquide frigorigène F1 , en l'occurrence de l'oxygène liquide, dans un échangeur de chaleur 2. L'échangeur de chaleur 2 est configuré pour transférer de la chaleur d'un fluide calorigène F2, ici de l'azote gazeux, vers le fluide frigorigène, ici de l'oxygène. Avant le transfert de chaleur, le liquide frigorigène F1 (figure 3) se trouve dans un bac de rétention 3 appartenant à l'échangeur de chaleur 2.

Le dispositif de distribution 1 comprend des plaques 1 1 , 12, 13, 14 et équivalents qui sont agencées parallèlement entre elles. Le dispositif de distribution 1 comprend un nombre de plaques empilées environ égal à 200. Chacune des plaques 1 1 , 12, 13, 14 s'étend suivant deux dimensions, respectivement sa longueur et sa largeur, qui sont définies respectivement suivant une direction longitudinale X et une direction latérale Y.

La direction latérale Y est orthogonale à la direction longitudinale X et elle est parallèle aux plaques 1 1 , 12, 13, 14. La direction longitudinale X est verticale lorsque le dispositif de distribution 1 est en service. Le liquide frigorigène F1 s'écoule globalement suivant la direction longitudinale X et par gravité. Donc le liquide frigorigène F1 s'écoule globalement verticalement et dans le sens descendant.

Les plaques 1 1 , 12, 13, 14 sont agencées de façon à définir des passages 20, 30 et équivalents qui sont configurés pour canaliser le liquide frigorigène F1 globalement suivant la direction longitudinale X. Chaque passage 20 ou 30 est défini entre deux plaques successives 1 1 , 12, 13, 14. Chaque passage 20, 30 a une forme parallélépipédique et plate. L'écart entre deux plaques successives 1 1 et 12 est petit devant la longueur (suivant X) et la largeur (suivant Y) de chaque plaque successive 1 1 ou 12. Dans l'échangeur de chaleur 2, les passages 20, 30 de liquide frigorigène F1 alternent avec des passages de forme parallélépipédique et plate non représentés pour le fluide calorigène.

Le dispositif de distribution 1 comprend en outre des ailettes 21 , 22, 23, 24 et 31 , 32, 33, 34, qui s'étendent respectivement dans chaque passage 20 et 30 globalement suivant la direction latérale Y. Les ailettes 21 , 22, 23, 24 s'étendent dans le passage 20, tandis que les ailettes 31 , 32, 33, 34 s'étendent dans le passage 30. Dans chaque passage 20 ou 30, les ailettes 21 , 22, 23, 24, 31 , 32, 33 et 34 ont des formes longilignes et elles s'étendent suivant la direction latérale Y des deux plaques successives 1 1 et 12 ou 13 et 14.

Chaque ailette 21 , 22, 23, 24, 31 , 32, 33 ou 34 a une forme plate et s'étend jusqu'aux deux plaques successives 1 1 et 12 ou 13 et 14. Chaque ailette 21 ou équivalent s'étend obliquement à chacune des deux plaques successives 1 1 et 12 ou 13 et 14 de façon à former, en section dans un plan perpendiculaire aux plaques et à la direction latérale Y (ici le plan de la figure 1 ), un angle oblique A21 qui est aigu. L'angle oblique A21 est ici de 45 degrés.

Chaque ailette 21 ou équivalent présente, parallèlement à la direction longitudinale X, une longueur X21 qui est ici égale à 5 mm. Chaque ailette 21 ou équivalent présente, parallèlement à la direction latérale Y, une largeur Y21 qui est ici égale à 5 mm, donc égale à la longueur X21 . Chaque ailette 21 ou équivalent présente ici une portion de fixation 21 .5 qui est plate et qui est fixée par brasure à une plaque respective 1 1 ou équivalent. Toutes les ailettes 21 , 22, 23, 24 s'étendent d'une plaque 1 1 jusqu'à la plaque successive 12. En d'autres termes, ces ailettes 21 , 22, 23, 24 sont en contact avec les deux plaques 1 1 et 12. Les ailettes 21 , 22, 23, 24 sont brasées sur les deux plaques 1 1 et 12.

Chaque passage 20 ou 30 loge ici quatre ailettes, respectivement 21 , 22, 23, 24 et 31 , 32, 33, 34, qui se succèdent suivant la direction longitudinale X. Chaque ailette 21 ou équivalent présente des orifices 40, qui sont configurés pour permettre l'écoulement du liquide frigorigène F1 à travers l'ailette respective 21 ou équivalent.

Dans l'exemple des figures 1 à 5, chaque ailette 21 , 22, 23, 24, 31 , 32, 33 ou 34 présente une portion supérieure 21 .1 et équivalents et une portion inférieure 21 .2 et équivalents. Lorsque le dispositif de distribution est en service (figures 4 et 5), l'altitude de la portion supérieure 21 .1 est supérieure à l'altitude de la portion inférieure 21 .2. Chaque portion inférieure 21 .2 ou équivalents et la plaque respective, 1 1 ou équivalent, solidarisée à la portion inférieure 21 .2 définissent un canal de répartition 42, qui est configuré pour canaliser du liquide frigorigène F1 suivant la direction latérale Y.

Dans l'exemple des figures 1 à 5, les orifices 40 de chaque ailette 21 ou équivalent sont formés par des ouvertures de débordement 40 qui sont situées dans chaque portion supérieure respective 21 .1 ou équivalent. Toutes les ailettes 21 et équivalent ont des portions supérieures respectives 21 .1 et équivalent qui présentent des ouvertures de débordement 40. Pour une raison évidente de clarté, toutes les ouvertures de débordement 40 ne sont pas référencées sur les figures 1 à 5.

Les ouvertures de débordement 40 de chaque ailette 21 ou équivalent sont configurées de sorte que le liquide frigorigène F1 s'écoule par les ouvertures de débordement 40 lorsque le canal de répartition 42 est plein de liquide frigorigène F1 .

Toutes les ouvertures de débordement 40 ont ici des formes de triangles pointant vers chaque portion inférieure respective 21 .2. Les ouvertures de débordement 40 sont ici réparties sur une ailette respective 21 ou équivalent de manière uniforme suivant la direction latérale Y.

Un intervalle D40, mesuré suivant la direction latérale, entre deux ouvertures de débordement successives 40, est ici constant et égal à 4 mm pour les ouvertures de débordement 40 de chaque ailette 21 ou équivalent.

Par ailleurs, une distance minimale H40 entre i) une ouverture de débordement 40 et ii) la plaque 1 1 solidarisée à la portion inférieure respective 21 .2 est égale à 3 mm. Cette distance minimale H40 est la même (constante) pour la totalité des ouvertures de débordement 40 d'une ailette respective 21 ou équivalent.

Dans l'exemple des figures 1 à 5, les ouvertures de débordement 40 présentes dans une ailette 21 sont positionnées en décalage suivant la direction latérale Y par rapport aux ouvertures de débordement 40 présentes dans l'ailette voisine 22. Le décalage D40/2 entre les ouvertures de débordement 40 présentes dans deux ailettes voisines 21 et 22 représente ici 50% de la longueur de l'intervalle D40. Chaque ouverture de débordement 40 a ici une superficie égale à 4 mm ² . Un rapport d'ouverture ayant :

pour numérateur, la superficie totale des ouvertures de débordement 40 situées dans une ailette 21 ou équivalent ayant des ouvertures de débordement 40, et

pour dénominateur, la superficie totale d'une face 21 .0 de cette ailette 21 ,

est ici égal à 20%.

Les figures 4 et 5 illustrent plus particulièrement le fonctionnement du dispositif de distribution 1 . Le liquide frigorigène F1 est représenté en grisé. Comme le montrent les figures 4 et 5, le liquide frigorigène F1 déborde par chaque ouverture de débordement 40 et emplit chaque canal de répartition 42 des ailettes 21 , 22, 23, 24, 31 , 32, 33 et 34.

Comme le montrent les figures 4 et 5, le volume de chaque canal de répartition 42 (en grisé sur la figure 4 ou 5) est inférieur à 10% du volume total (en quadrillé sur la figure 4) délimité :

i) par une ailette respective 222 ayant des ouvertures de débordement 240,

ii) par la plaque 1 1 solidarisée à la portion inférieure de cette ailette 222, et

iii) par l'ailette 221 située immédiatement en amont de l'ailette 222. La figure 15 illustre un procédé de distribution conforme à l'invention, pour distribuer le liquide frigorigène F1 dans l'échangeur de chaleur 2. Ce procédé de distribution comprend notamment les étapes :

1001 ) mettre en œuvre le dispositif de distribution 1 ,

1002) canaliser du liquide frigorigène F1 dans les passages 20 et 30 et globalement suivant une direction longitudinale X,

1003) permettre l'écoulement du liquide frigorigène F1 par les orifices des ailettes 21 et équivalent ayant des orifices 40,

1004) emplir chaque canal de répartition 42 de sorte que du liquide frigorigène F1 s'écoule par les ouvertures de débordement 40 ; cette étape 1004) aboutit à l'état de fonctionnement illustré aux figures 4 et 5. Chaque canal de répartition 42 est globalement horizontal lorsque le dispositif de distribution 1 est en service. La coopération de chaque canal de répartition 42 avec les ouvertures de débordement 40 permet de répartir le liquide frigorigène F1 le plus uniformément possible suivant la direction latérale Y.

Comme le montre la figure 3, l'échangeur de chaleur 2 comprend une unité d'échange de chaleur, partiellement visible avec la référence 4 à la figure 3. De plus, l'échangeur de chaleur 2 comprend une entrée de fluide calorigène F2 et une entrée 8 de liquide frigorigène F1 . L'entrée 8 est ici formée par des perforations d'une barre perforée 9.

L'échangeur de chaleur 2 comprend en outre le dispositif de distribution 1 , qui est agencé pour alimenter en liquide frigorigène F1 l'unité d'échange de chaleur 4. En l'occurrence, l'échangeur de chaleur 2 inclut un bac de rétention 3, dans lequel le liquide frigorigène F1 est stocké, avant de s'écouler vers le dispositif de distribution 1 . En service, le dispositif de distribution 1 est traversé par le liquide frigorigène F1 .

Des deuxième et troisième modes de réalisation de l'invention ont en commun que la superficie totale de toutes les ouvertures de débordement 140, 240, 241 pour une ailette donné 121 , 122, 123, 124 augmente en allant de haut en bas. Ceci peut être accompli en augmentant le nombre et/ou la superficie des ouvertures.

Les figures 6 et 7 illustrent une partie d'un dispositif de distribution 101 conforme au deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans la mesure où le dispositif de distribution 101 est similaire au dispositif de distribution 1 , la description du dispositif de distribution 1 donnée ci-avant en relation avec les figures 1 à 5 peut être transposée au dispositif de distribution 101 , à l'exception des différences notables énoncées ci-après.

Un composant du dispositif de distribution 101 identique ou correspondant, par sa structure ou par sa fonction, à un composant dispositif de distribution 1 porte la même référence numérique augmentée de 100. On définit ainsi des plaques 1 1 1 , 1 12, des ailettes 121 , 122, 123, 124, des ouvertures de débordement 140 et des canaux de répartition 142. Le dispositif de distribution 101 diffère du dispositif de distribution 1 , car les ouvertures de débordement 140 ont des formes d'ellipses. En revanche, comme dans le dispositif de distribution 101 , chaque orifice de chaque ailette 121 , 122, 123, 124 forme une ouverture de débordement 140.

Les ailettes 121 ,123 ont le même nombre d'ouvertures de débordement mais les superficies des ouvertures 140 de l'ailette 123, plus bas sont inférieure à celles des ouvertures 140 de l'ailette 123 plus haut. Les ouvertures 140 de l'ailette 121 sont moins nombreuses mais ont la même forme que celle de l'ailette 122 plus bas. Ceci est également le cas pour les ouvertures des ailettes 123 et 124. La superficie totale des ouvertures augmente suivant le sens allant de l'amont vers l'aval (sens descendant sur la figure 7) donc vers le bas lors du fonctionnement de l'échangeur.

Les figures 8 et 9 illustrent une partie d'un dispositif de distribution 201 conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans la mesure où le dispositif de distribution 201 est similaire au dispositif de distribution 101 , la description du dispositif de distribution 101 donnée ci- avant en relation avec les figures 6 et 7 peut être transposée au dispositif de distribution 201 , à l'exception des différences notables énoncées ci-après.

Un composant du dispositif de distribution 201 identique ou correspondant, par sa structure ou par sa fonction, à un composant dispositif de distribution 101 porte la même référence numérique augmentée de 100. On définit ainsi des plaques 21 1 , 212, des ailettes 221 , 222, 223, 224, des ouvertures de débordement 240 et des canaux de répartition 242.

Le dispositif de distribution 201 diffère du dispositif de distribution 101 , car deux ailettes 221 et 222 ont des orifices 241 qui ne forment pas des ouvertures de débordement 240. Seules les ailettes 223 et 224 ont des ouvertures de débordement 240. En effet, les orifices 241 sont peu nombreux sur les ailettes 221 et 222, de sorte que les orifices 241 sont plutôt noyés lorsque le dispositif de distribution 201 est en service.

Les ailettes 221 et 222 sont placées en amont des ailettes 223 et 224 ayant des ouvertures de débordement 240. Les orifices 241 sont répartis suivant la direction latérale. Le nombre d'ouvertures de débordement 240 par ailette 223 ou 224 est supérieur à 5 fois le nombre d'orifices 241 par ailette 221 ou 222.

Le nombre d'orifices 241 par ailette 221 ou 222 augmente suivant le sens allant de l'amont vers l'aval (sens descendant sur la figure 9) donc vers le bas lors du fonctionnement de l'échangeur. L'intervalle D241 .1 entre deux orifices successifs 241 , mesuré suivant la direction latérale de l'ailette 221 ayant des orifices 241 située la plus en amont (en haut sur la figure 9) est ici égal à 51 mm. En fait, l'écart 1 1 -12 entre les plaques 1 1 et 12 est environ égal à 51 mm. L'intervalle D241 .2 entre deux orifices successifs 241 , mesuré suivant la direction latérale, de l'ailette 222 ayant des orifices 241 située la plus en aval est ici égal à 20 mm.

À la différence du dispositif de distribution 1 , lorsque le dispositif de distribution 201 est en service, les ailettes 221 et 222 ayant des orifices 241 peuvent remplir une fonction de contrôle du débit du liquide frigorigène entrant dans le dispositif de distribution 201 , en générant une forte perte de charge, alors que les ailettes 223 et 224 ayant des ouvertures de débordement 240 remplissent plutôt une fonction de répartition, en générant seulement une faible perte de charge.

La figure 10 illustre une partie d'un dispositif de distribution 301 conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans la mesure où le dispositif de distribution 301 est similaire au dispositif de distribution 1 , la description du dispositif de distribution 301 donnée ci-avant en relation avec les figures 1 à 5 peut être transposée au dispositif de distribution 301 , à l'exception des différences notables énoncées ci-après.

Un composant du dispositif de distribution 301 identique ou correspondant, par sa structure ou par sa fonction, à un composant dispositif de distribution 1 porte la même référence numérique augmentée de 300. On définit ainsi des plaques 31 1 , 312, un passage 320 et des ailettes 321 , 322, 323, 324.

Le dispositif de distribution 301 diffère du dispositif de distribution 101 , car les ailettes 321 , 322, 323, 324 et les plaques 31 1 et 312 sont disposées dans une zone du dispositif de distribution 301 où le passage 320 est relativement large, car cette zone est dépourvue des conduits de fluide calorigène F2. En effet, chaque conduit de fluide calorigène F2 est obstrué par un obturateur 350 et la sortie non représentée des conduits de fluide calorigène F2 se trouve sur une face latérale du dispositif de distribution 301 .

Donc au niveau des ailettes 321 , 322, 323, 324, les passages 320 peuvent être déployés sur toute la hauteur, mesurée suivant la direction Z, du dispositif de distribution 301 , alors que les passages 20 et 30 alternent avec des conduits respectifs de fluide calorigène F2. Par exemple, l'écart 31 1 .312 entre les plaques 31 1 et 312 est environ égal à 1 10 mm, alors que l'écart 1 1 - 12 entre les plaques 1 1 et 12 est environ égal à 51 mm.

Ainsi, la portion de fixation de chaque ailette 321 , 322, 323, 324 est relativement petite, ce qui réduit les contraintes sur les congés de brasure formés entre la plaque et l'ailette.

Par ailleurs, les ailettes 321 , 322, 323, 324 peuvent présenter des orifices et des ouvertures de débordement configurés comme le premier mode de réalisation (figures 1 à 5 : nombre d'ouvertures de débordement constant) ou comme le troisième mode de réalisation (figures 8 et 9 : augmentation progressive du nombre d'orifices).

La figure 1 1 illustre une partie d'un dispositif de distribution 401 conforme à un cinquième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de distribution 401 combine :

des ailettes 421 et 422 disposées dans une zone où l'écart entre plaques 41 1 et 412 est large (exemple : 1 10 mm),

avec des ailettes 423, 424 et équivalent disposées dans une zone où le passage 420 est rétréci (exemple : 55 mm) en raison de la présence alternée des conduits de fluide calorigène F2.

Chaque conduit de fluide calorigène F2 est obstrué par un obturateur 450 et la sortie non représentée des conduits de fluide calorigène F2 se trouve sur une face latérale du dispositif de distribution 301 .

Les ailettes 421 , 422 disposées dans la zone large du passage 420 peuvent présenter des orifices mais pas des ouvertures de débordement, tandis que les ailettes 423, 424 disposées dans la zone étroite du passage 420 peuvent présenter des ouvertures de débordement. La figure 1 1 illustre une partie d'un dispositif de distribution 501 conforme à un sixième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de distribution 501 est similaire au dispositif de distribution 1 . Le dispositif de distribution 501 comprend des plaques 51 1 , 512 et équivalents, une entrée 508 de liquide frigorigène, des ailettes 521 et équivalents et un obturateur 550 pour obstruer les conduits de fluide calorigène F2.

Le dispositif de distribution 501 diffère du dispositif de distribution 1 , car la zone où est disposé le bac de rétention 503 est plus large que la zone où est disposé le bac de rétention 3, ce qui permet d'augmenter la distance entre les plaques 51 1 et 512 et chaque orifice formant l'entrée 508 du liquide frigorigène. Ainsi, on réduit ou on évite le risque d'obturation partielle ou totale de chacun de ces orifices par capillarité des brasures. De plus, cette zone plus large permet de définir des orifices plus grands pour l'écoulement du liquide frigorigène.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples particuliers décrits et illustrés dans la présente demande. D'autres variantes ou modes de réalisation à la portée de l'homme du métier peuvent aussi être envisagés sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après.

Ainsi, alternativement aux modes de réalisation décrits ci-avant, les ailettes peuvent avoir des profils autres que plats et obliques. Par exemple, la figure 13 illustre une partie d'un dispositif de distribution 601 dont les ailettes sont plates et composées d'une bande oblique et d'une bande latérale qui est horizontale lorsque le dispositif de distribution est en service. De même, la figure 13 illustre une partie d'un dispositif de distribution 601 dont les ailettes sont plates et sinusoïdales.