Brevet FR2875749A1 — publié le 20060331

DISPOSITIF DE STOCKAGE ET DE FOURNITURE DE FLUIDE SOUS PRESSION, GROUPE ELECTROGENE ET VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne les dispositifs de stockage et de fourniture de fluides sous pression du type comprenant au moins deux réservoirs individuels comportant un corps et une extrémité de raccordement rapide à un circuit de distribution en configuration de montage dans une structure support. La présente invention concerne plus particulièrement les dispositifs de stockage et de fourniture de fluide sous pression installés dans des groupes électrogènes à pile à combustible ou embarqués dans des véhicules, notamment des véhicules automobiles. Dans ces derniers, les moyens de stockage et de distribution du fluide sous pression, notamment l'hydrogène servant à la propulsion, directement par injection dans un moteur à combustion interne ou pour l'alimentation de piles à combustible, constituent un problème important. Les solutions classiques, telles que celles décrites par exemple dans les documents USA-6 676 163 (Dynetech) ou WO-A-04105792, au nom de la demanderesse, prévoient des packs de réservoirs interchangeables. Des solutions plus récentes, plus adaptées aux petits véhicules mais mettant en oeuvre des technologies très basse pression, telles que décrites dans US-A-6 722 460 (Asia Pacific Fuell Cell Tech), prévoient des réservoirs insérables à la façon des cartouches de fusil dans des logements d'un boîtier fixe. Dans les deux cas, les technologies connues imposent des manipulations de connecteur etlou un plein accès aux logements récepteurs de réservoirs, ce qui n'est la plupart du temps pas possible dans les véhicules modernes compacts, notamment dans les deux roues. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de stockage et de fourniture de fluide sous pression permettant, avec une structure simple, fiable et de faible coût de fabrication, une logeabilité accrue avec un accès séquentiel aux réservoirs, utilisable de façon sûre par une main d'oeuvre non qualifiée, notamment des utilisateurs non avertis dans des applications grand public. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, la structure support des réservoirs comprend une platine de raccordement déplaçable autour d'un axe et comportant au moins deux embases de raccordement reliées au circuit de distribution et chacune agencée pour recevoir de façon amovible une tête de raccordement d'un réservoir. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - chaque embase comporte une partie de guidage et de positionnement de la tête de raccordement du réservoir - la structure support comprend au moins deux logements parallèles de 10 réception d'un corps de réservoir - la structure support comporte, parallèlement à la platine de raccordement, une platine de verrouillage comportant au moins deux organes de verrouillage de réservoir déplaçables entre une position d'ouverture permettant l'extraction et/ou la mise en place d'un réservoir dans la structure support, et une position verrouillée maintenant le réservoir en configuration de connexion de fluide avec l'embase de raccordement - l'organe de verrouillage comprend un levier-came monté à pivotement sur la platine de verrouillage et comprenant une partie coopérant en appui avec l'extrémité du réservoir opposée à la tête de raccordement - la platine de raccordement comprend au moins une valve associée à chaque embase de raccordement et, typiquement, au moins un dispositif réducteur de pression entre le circuit de distribution et les embases de raccordement. Selon un autre aspect de l'invention, cette dernière concerne un véhicule 25 automobile, notamment un deux roues, comportant un dispositif de stockage et de fourniture de gaz carburant tel que précédemment défini. Selon encore un autre aspect de l'invention, cette dernière concerne un groupe électrogène, stationnaire ou transportable, à pile à combustible ? comportant un dispositif de stockage et de fourniture d'hydrogène gazeux tel que défini plus haut. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1 et 2 sont des vues en perspective d'un mode de réalisation d'une structure support de réservoir selon l'invention; - la figure 3 est une vue schématique en plan du dispositif des figures 1 et 2 avec deux réservoirs en place; et - la figure 4 est une vue schématique en perspective de l'aménagement d'un dispositif selon les figures 1 à 3 sur un châssis de motocyclette. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, une structure support de réservoir comprend essentiellement un arbre central 1 sur lequel sont fixés, d'une part une platine de raccordement 2, d'autre part une platine de verrouillage 3 et, entre ces dernières, une série de clips élastiques 4 en C ouvrant vers l'extérieur angulairement répartis autour de l'arbre 1 et agencés pour recevoir chacun par enclipsage élastique un réservoir de gaz sous pression sous la forme de petites bouteilles 5 en matériau métallique ou composite, comme on le voit mieux sur la figure 5, permettant le stockage de gaz, typiquement de gaz combustible, avantageusement de l'hydrogène, sous une pression entre 3 et 10 bars, avantageusement entre 8 et 9 bars. Selon un aspect de l'invention, la platine de raccordement 2 comporte, sur sa face intérieure, une pluralité d'embases de raccordement 6 angulairement réparties en alignement avec les clips 4 respectifs pour recevoir chacune une tête de raccordement 7 d'un réservoir 5. Avantageusement, comme on le voit bien sur la figure 2, chaque embase comporte, en son centre, la partie mâle 8 d'un système de connexion rapide à une partie femelle de la tête 7, et, autour de ce raccord 8, un guide index I centreur 9 cylindrique comportant avantageusement une partie latérale découpée en V 10 destinée à coopérer avec l'extrémité avant d'une poignée latérale 11 de manutention du réservoir 5, comme on le verra plus avant. Le raccord mâle 8 est relié, via une valve ou un ensemble valve / réducteur de pression 12 ramenant la pression d'utilisation du gaz à une valeur inférieure à 1,5 bar, et une tubulure 13 à une bague 14 de raccordement, via un joint tournant intérieur (non représenté), à une canalisation 15 de distribution de fluide sous basse pression vers un organe utilisateur. La platine de verrouillage 3 supporte, quant à elle, une pluralité de leviers-cames 16, supportés chacun à pivotement, via un axe 17, sur la platine 3, et comportant une partie de came intérieure 18 destinée à coopérer en appui, comme représenté sur les parties haute et basse de la figure 3, avec le fond d'un réservoir 5 mis en place sur la structure support pour pousser celui-ci en appui dans l'embase de raccordement 7 et le maintenir verrouillé en position, la partie de came 18 venant, en configuration de verrouillage, dépasser, vers l'intérieur, l'axe central A du réservoir. L'arbre 1 est monté en rotation dans des paliers, dont un seul: 19 est représenté schématiquement, supportés par une structure stationnaire, telle qu'un châssis 23 de scooter ou motocyclette, l'un de ces paliers 19 comprenant un mécanisme d'indexage à came et à ressort pour réaliser une indexation en rotation de l'arbre 1 autour de son axe et le faire adopter, selon une sollicitation manuelle en rotation, l'une parmi n positions stables correspondant au nombre de réservoirs montés sur le support. Cette rotation manuelle s'effectue avantageusement, à distance, par un flexible 20 s'étendant entre une poignée d'actionnement 21 et un volant 22 solidaire de l'arbre 1. De la description qui précède, on comprendra que plusieurs (quatre dans l'exemple représenté) réservoirs peuvent être montés de façon amovible sur la structure support et mis sélectivement en communication, via leurs valves associées 12, avec le circuit de distribution 15. Pour la mise en place d'un réservoir 5, le levier-came 16 est largement ouvert vers l'arrière. Le réservoir 5 est mis en place dans les clips 4 sensiblement dans la configuration finale trouvée automatiquement par guidage de l'extrémité avant de la poignée 11 dans la partie découpée latérale 10 du guide 9 de l'embase de raccordement 6. Ensuite le levier 16 est rabattu vers l'avant pour ramener la partie formant came 18 en contact avec le fond du réservoir 5, la poursuite du rabattage du levier 16 provoquant le plein enfoncement de la tête de raccordement 7 dans l'embase de raccordement 6 et donc l'interconnexion franche des parties mâle et femelle de raccordement associées et le franchissement de l'apex du fonds amenant le levier 16 en configuration de verrouillage représenté sur le bas du réservoir de la figure 3 où le réservoir 5 est maintenu bloqué en position dans la structure support. L'enlèvement du réservoir s'effectue en procédant à rebours: on ouvre vers l'arrière le levier 16 pour libérer le réservoir 5 et celui-ci peut être aisément dégagé manuellement, sans nécessiter d'outil, des clips 4 et de l'embase de raccordement 6. On conçoit donc que, comme représenté sur la figure 4, la structure support de réservoirs peut être disposée dans un endroit difficilement accessible d'une structure porteuse, telle que le châssis 23 d'une motocyclette ou d'un scooter représenté sur la figure 4, pourvu que, dans une des positions stables sus-mentionnées de l'équipage tournant, l'un des réservoirs 5 et son levier de verrouillage 16 soit en accessibles à un utilisateur, éventuellement via une trappe dans un capotage. Pour identifier le ou les réservoirs vidés à remplacer on prévoira avantageusement sur la poignée de manutention 11 un indicateur de niveau de remplissage ou d'autonomie restante de la bouteille, par exemple comme décrit dans la demande de brevet FR-04.50584 au nom de TAEMA. D'autre part, si, selon les conditions d'utilisation, les réservoirs 5 doivent contenir un fluide conditionné à une pression supérieure à 10 bars on intégrera, à l'intérieur ou dans la tête de raccordement du réservoir, un pré-détendeur permettant, d'un point de vue effort de connexion dans l'axe du réservoir, d'obtenir un effort de verrouillage de la poignée 16 en conformité avec les seuils ergonomiques usuels. Quoique l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. En particulier, en place et lieu d'un système tournant type barillet décrit plus haut, les réservoirs peuvent être aménagés radicalement en étoile autour de la seule platine de raccordement 2, ou suivant un agencement en parallèle du type tapis roulant. De tels dispositifs peuvent équiper des véhicules à pile à combustible mais aussi des groupes électrogènes à pile à combustible de petite ou moyenne puissance stationnaires ou transportables pour applications domestiques ou professionnelles. 6 REVENDICATIONS 1. Dispositif de stockage et de fourniture de fluide sous pression, comprenant au moins deux réservoirs individuels (5) comportant un corps et, à une extrémité, une tête (7) de raccordement rapide à un circuit (15) de distribution en configuration du montage dans une structure support, caractérisé en ce que la structure support comprend une platine de raccordement (2) déplaçable autour d'un axe et comportant au moins deux embases de raccordement (6) reliées au circuit de distribution (15) et agencées pour recevoir chacune de façon amovible une tête de raccordement d'un réservoir. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque embase de raccordement (6) comporte une partie (9, 10) de guidage et de positionnement de la tête de raccordement (7) du réservoir. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la 15 structure support comprend au moins deux logements parallèles (4) de réception de corps de réservoir (5). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure support comporte une platine de verrouillage (3) comportant au moins deux organes de verrouillage (16) déplaçables chacun entre une position d'ouverture, permettant l'extraction et/ou la mise en place d'un réservoir (5), et une position verrouillée maintenant le réservoir en configuration de connexion de fluide avec l'embase de raccordement (6). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de verrouillage (16) comprend un levier-came monté à pivotement (17) sur la platine de verrouillage (3) et comprenant une partie (18) coopérant en appui avec l'extrémité du réservoir (5) opposée à la tête de raccordement (7). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la platine de raccordement (2) comporte au moins une valve (12) associée à chaque embase de raccordement (6). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la platine de raccordement (2) comporte au moins un dispositif réducteur de pression entre le circuit de distribution (15) et les embases de raccordement (6). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure support est montée en rotation autour d'un axe. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif manuel (21, 20, 22) de commande de rotation de la structure support 5 autour de son axe. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque réservoir (5) comporte une poignée de manutention (11). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la poignée de manutention (11) comporte un moyen d'affichage du niveau de remplissage du réservoir (5). 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide est un gaz combustible. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le fluide est de l'hydrogène gazeux. 14. Véhicule automobile comportant un dispositif de stockage et de fourniture de gaz combustible selon la revendication 12 ou la revendication 13. 15. Groupe électrogène comportant un dispositif de stockage et de fourniture d'hydrogène selon la revendication 13.