Brevet FR2901352A1 — publié le 20071123

Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'élément de séparation s'étend selon la direction de circulation depuis les générateurs de flux jusqu'à l'organe, - l'élément de séparation comporte au moins une plaque ou paroi, - le fluide caloporteur comprend de l'air, les générateurs de flux comprenant des hélices formant des ventilateurs de refroidissement. L'invention concerne également une pile à combustible comprenant une pluralité de cellules adjacentes formant un empilement de cellules, la pile comportant un dispositif de refroidissement conforme à l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus pour refroidir l'organe constitué dudit empilement de cellules. L'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les cellules ont une forme générale plane et sont empilées de façon sensiblement parallèle et avec un espacement entre deux cellules adjacentes destiné à être traversé par le fluide caloporteur, les moyens de séparation comportant au moins une plaque ou paroi située dans un plan sensiblement parallèle au plan des cellules, -l'extrémité de la ou des plaques de séparation adjacente à l'empilement de cellules est située dans le plan d'une cellule, de sorte que les deux espacements adjacents situés de part et d'autre d'une plaque de séparation sont alimentés essentiellement par des flux de fluides distincts générés respectivement par deux générateurs de flux adjacents, - la pile à combustible est du type à membrane échangeuse de protons. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective et schématique d'un exemple de dispositif de refroidissement selon l'invention, - la figure 2 représente une vue de face et schématique d'un empilement de cellules d'une pile à combustible refroidi par un dispositif de refroidissement selon l'invention, - la figure 3 représente une vue de face agrandie d'un détail de la figure 2 illustrant le positionnement d'un élément de séparation de flux relativement à l'empilement de cellules. En se référant à la figure 1, le dispositif de refroidissement comprend deux ventilateurs 2, par exemple des ventilateurs à flux axial disposés de façon adjacente dans un caisson ou boîtier 6. Les deux ventilateurs 2 sont orientés de façon à souffler des flux parallèles et selon la même direction vers un organe 1 ou un échangeur de chaleur intermédiaire. Les ventilateurs peuvent être raccordés à l'organe 1 de façon hermétique ou non. Selon l'invention, les flux générés par les deux ventilateurs adjacents sont séparés en partie au moins en amont de l'organe 1 refroidit. De cette façon, pour une même consommation électrique des ventilateurs, la pression et le débit d'air circulant au contact de l'organe sont augmentés par rapport aux systèmes connus. Par exemple, une plaque ou paroi 3 séparatrice est disposée dans l'espace séparant les pales des deux ventilateurs adjacents, jusqu'à la face d'entrée d'air de l'échangeur ou organe 1. Cette architecture permet de diminuer la consommation électrique des organes permettant de générer le flux d'air tout en augmentant leurs performances et rendement. La diminution de consommation électrique peut atteindre 20 à 50% pour des vitesses moyennes d'écoulement d'air identiques. Par ailleurs, l'invention permet, à refroidissement égal, une diminution du niveau sonore de ces derniers. L'invention ne nuit pas à l'encombrement ni au coût du dispositif, en effet, les moyens de séparation peuvent être constitués de plaques minces ou analogue, en plastique ou tout autre matériau approprié. La figure 2 illustre un exemple non limitatif d'application de l'invention à une pile à combustible. La pile 4 est représentée partiellement, c'est-à-dire que seul un empilement 45 de cellules 5 élémentaires est représenté. Dans l'exemple de réalisation de pile représenté, la pile 4 à combustible est du type à membrane échangeuse de protons (PEMFC). Chaque cellule élémentaire comprend une membrane échangeuse de protons 35 ainsi que des électrodes et couches de diffusion (non représentées par soucis de simplification) prises en sandwich entre deux plaques collectrices de courant 15, 25. Les cellules 5 sont espacées l'une de l'autre de façon à permettre le passage entre ces dernières d'un fluide de refroidissement. De même, il est possible de prévoir un échangeur de chaleur dans chaque espacement 55 entre deux cellules adjacentes 5. De même, les cellules peuvent être conçues de telle manière à créer, en les empilant, un réseau de canaux ou analogues permettant de faire passer le fluide caloporteur entre elles. Dans la forme de réalisation de la figure 2, l'empilement 45 de cellules 5 est refroidi par quatre ventilateurs soufflant selon une direction perpendiculaire à la direction d'empilement des cellules (c'est-à-dire que les flux soufflés sont parallèles au plan des cellules). Trois parois 2 de séparation des flux sont disposées respectivement entre les ventilateurs 2 adjacents de façon à séparer les flux en amont de l'empilement 45 de cellules 5. De préférence, les plaques 5 de séparation sont situées dans le même plan qu'une cellule et par exemple sensiblement dans le même plan que la membrane 35 de ladite cellule 5. De cette façon, les deux espacements 55 inter-cellules situés de part et d'autre d'une plaque 3 de séparation sont alimentées par des flux de fluides distincts générés respectivement par deux ventilateurs adjacents. De cette façon, les cellules situées au niveau de la frontière entre deux flux de ventilateurs adjacents sont parfaitement alimentées en air de refroidissement. L'invention peut s'appliquer aux véhicules, en particulier pour refroidir les radiateurs des circuits de refroidissement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement d'au moins un organe (1, 45) ou échangeur de chaleur par échange thermique forcé avec un fluide caloporteur tel que de l'air, au moyen d'une pluralité de générateurs de flux adjacents tels que des hélices (2), caractérisé en ce que qu'il comporte au moins un élément (3) de séparation des flux de fluides caloporteur disposés entre aux moins deux générateurs de flux (2) adjacents et s'étendant selon la direction de circulation vers l'organe (1, 45) sur au moins une partie du trajet situé entre les générateurs de flux (2) et l'organe (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (3) de séparation s'étend selon la direction de circulation depuis les générateurs de flux (2) jusqu'à l'organe (1, 45). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément (3) de séparation comporte au moins une plaque ou paroi. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide caloporteur comprend de l'air, les générateurs de flux (2) comprenant des hélices formant des ventilateurs de refroidissement. 5. Pile à combustible comprenant une pluralité de cellules (5) adjacents formant un empilement (45) de cellules, caractérisée en ce qu'il comporte un dispositif de refroidissement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour refroidir l'organe constitué dudit empilement (45) de cellules (5). 6. Pile à combustible selon la revendication 5, caractérisée en ce que les cellules (5) ont une forme générale plane et sont empilées de façon sensiblement parallèle et avec un espacement (55) entre deux cellules adjacentes destiné à être traversé par le fluide caloporteur, les moyens (3) de séparation comportant au moins une plaque ou paroi située dans un plan sensiblement parallèle au plan des cellules (5). 7. Pile à combustible selon la revendication 6, caractérisée en ce que, au moins l'extrémité de la ou des plaques (5) de séparation adjacente à l'empilement de cellules (5) est située dans le plan d'une cellule (5), de 5sorte que les deux espacements (55) adjacents situés de part et d'autre d'une plaque (3) de séparation sont alimentés essentiellement par des flux de fluides distincts générés respectivement par deux générateurs de flux (2) adjacents. 8. Pile à combustible selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle est du type à membrane échangeuse de protons.