Brevet FR3032029A1 — publié le 20160729

Batterie thermique à matériau à changement de phase encapsulé et procédé de fabrication associé. La présente invention concerne le domaine de batteries 5 thermiques et plus précisément les batteries thermiques comportant un matériau à changement de phase. Les batteries thermiques sont généralement utilisées pour le chauffage de l'habitacle, notamment dans des véhicules électriques et 10 hybrides ou alors pour le préchauffage d'un fluide caloporteur dans un circuit de gestion thermique. Les batteries thermiques peuvent également être utilisées pour le préchauffage de l'huile moteur ou de l'huile de boite de transmission automatique de véhicules à moteur à combustion interne. 15 Une batterie thermique à matériaux à changement de phase comporte généralement une enceinte formant un réservoir à l'intérieur duquel est placé le matériau à changement de phase généralement sous forme encapsulée. Les performances de la batterie thermique sont ainsi 20 dépendantes de la quantité de matériau à changement de phase qu'elle peut contenir couplé avec l'obligation d'une circulation du fluide au sein du réservoir avec des pertes de charges les plus faibles possibles. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au 25 moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer une batterie thermique améliorée. La présente invention concerne donc une batterie thermique comportant une enceinte comprenant une entrée et une sortie de fluide 30 et comprenant en son sein des tubes de matériau à changement de 3032029 2 phase encapsulé, lesdits tubes étant disposés parallèlement au flux de circulation du fluide, ladite batterie thermique comportant en outre un dispositif de maintien et d'écartement des tubes de matériau à changement de phase encapsulé, ledit dispositif de maintien et 5 d'écartement étant disposé entre les tubes eux même et entre les tubes et l'enceinte, ledit dispositif de maintien et d'écartement étant poreux. Le fait que le dispositif de maintien et d'écartement soit poreux et qu'il soit disposé entre les tubes eux-mêmes et entre les tubes et l'enceinte permet un maintien optimal desdits tubes au sein de 10 l'enceinte et permet également une circulation du fluide dans la batterie thermique avec des pertes de charges limitées. Selon un aspect de l'invention, le dispositif de maintien et d'écartement comporte au moins une grille rigide, les tubes passant au 15 travers des mailles de ladite grille. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de maintien et d'écartement comporte au moins deux grilles et que lesdites grilles sont maintenues à distance l'une de l'autre au moyen fixation ou blocage 20 desdites grilles contre l'enceinte. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de maintien et d'écartement comporte au moins deux grilles et que lesdites grilles sont maintenues à distance l'une de l'autre au moyen d'entretoises. 25 Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de maintien et d'écartement comporte une mousse placée au sein de l'enceinte et entourant les tubes. 3032029 3 Selon un autre aspect de l'invention, la mousse a une porosité comprise entre 50 à 95%. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une batterie thermique comportant des tubes de matériau à changement de phase encapsulé, ledit procédé comprenant une étape de mise en place des tubes de matériau à changement de phase encapsulé au sein d'un dispositif de maintien et d'écartement poreux. Selon un aspect du procédé selon l'invention, l'étape de mise en place des tubes consiste en une insertion desdits tubes dans les mailles d'au moins une grille rigide. Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, l'étape 15 d'insertion des tubes dans les mailles d'au moins une grille rigide est précédé d'une étape de mise en place de la au moins une grille rigide au sein de l'enceinte de la batterie thermique. Selon un aspect du procédé selon l'invention, l'étape d'insertion 20 des tubes dans les mailles d'au moins une grille rigide est réalisée en dehors de l'enceinte et que le procédé comporte une étape supplémentaire de mise en place de l'ensemble formé par lesdits tubes et l'au moins une grille rigide au sein de l'enceinte de la batterie thermique. 25 Selon un aspect du procédé selon l'invention, l'étape de mise en place des tubes consiste en une mise en place desdits tubes dans une mousse. 3032029 4 Selon un aspect du procédé selon l'invention, l'étape de mise en place des tubes dans une mousse comporte une première étape d'installation de la mousse au sein de l'enceinte de la batterie thermique et une seconde étape d'insertion des tubes au sein de ladite mousse. 5 Selon un aspect du procédé selon l'invention, l'étape de mise en place des tubes dans une mousse comporte une première étape d'installation des tubes dans l'enceinte de la batterie thermique et une seconde étape d'installation de la mousse au sein de l'enceinte de sorte 10 à entourer lesdits tubes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi 15 lesquels : - la figure 1 montre une représentation schématique en perspective d'une coupe d'une batterie thermique selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 montre une représentation schématique en 20 perspective des éléments intérieurs d'une batterie thermique selon un second mode de réalisation. Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. 25 La figure 1 montre une représentation schématique en coupe d'une batterie thermique 1 comportant une enceinte 3 comprenant une entrée et une sortie de fluide (non représentés). L'enceinte 3 comprend en son sein des tubes 5 de matériau à changement de phase encapsulé. 3032029 5 Les tubes 5 sont préférentiellement disposés parallèlement au flux de circulation du fluide (représenté par des flèches). La batterie thermique 1 comporte en outre un dispositif de maintien et d'écartement 7 des tubes 5 de matériau à changement de 5 phase encapsulé. Le dispositif de maintien et d'écartement 7 est disposé entre les tubes 5 eux-mêmes et entre les tubes 5 et l'enceinte 3. Afin de permettre la circulation du fluide au travers de la batterie thermique 1, le dispositif de maintien et d'écartement 7 est poreux. Le fait que le dispositif de maintien et d'écartement 7 soit poreux 10 et qu'il soit disposé entre les tubes 5 eux-mêmes et entre les tubes 5 et l'enceinte 3 permet un maintien optimal desdits tubes 5 au sein de l'enceinte 3 et permet également une circulation du fluide dans la batterie thermique 1 avec des pertes de charges limitées. Selon un premier mode de réalisation présenté à la figure 1, le dispositif de maintien et d'écartement 7 comporte une mousse placée au sein de l'enceinte et entourant les tubes 5. Il s'agit d'une mousse expansée de type polyuréthane, polyéthylène ou métallique de basse densité avec des cellules ouvertes afin de permettre la circulation du fluide. Afin d'avoir une circulation du fluide au travers de la batterie thermique avec le moins de pertes de charges possible, la porosité de la mousse est de préférence comprise entre 50 et 95%. La mousse remplie de préférence complètement l'enceinte 3 afin d'obtenir un bon maintien des tubes 5. Selon un second mode de réalisation illustré à la figure 2, le dispositif de maintien et d'écartement 7 comporte au moins une grille rigide, les tubes 5 passent alors au travers des mailles de ladite grille rigide afin d'être maintenus. 3032029 6 Afin de maintenir les tubes 5, le dispositif de maintien et d'écartement 7 comporte au moins deux grilles chacune placées à une extrémité desdits tubes 5. Ces grilles sont maintenues à distance l'une de l'autre au moyen de fixation ou blocage desdites grilles contre 5 l'enceinte 3. Ces moyens sont par exemple un collage, un brasage ou alors la présence de butées sur la paroi interne de l'enceinte 3 de sorte que les grilles ne soient pas déplacées lors de la circulation du fluide au sein de la batterie thermique. Les grilles peuvent également être maintenues à distance les une 10 des autres au moyen d'entretoises placées entre ces dernières. La présente invention concerne également le procédé de fabrication de la batterie thermique 1 comportant des tubes 5 de matériau à changement de phase encapsulé. Ce procédé comprend alors 15 une étape de mise en place des tubes 5 de matériau à changement de phase encapsulé au sein d'un dispositif de maintien et d'écartement 7 poreux. Selon le premier mode de réalisation décrit ci-dessus, cette étape 20 de mise en place des tubes 5 au sein du dispositif de maintien et d'écartement 7 poreux consiste en une mise en place desdits tubes 5 dans une mousse. L'étape de mise en place des tubes 5 dans la mousse peut comporter une première étape d'installation de la mousse au sein de 25 l'enceinte 3 de la batterie thermique 1 et une seconde étape d'insertion des tubes (5) au sein de ladite mousse. A contrario, l'étape de mise en place des tubes 5 dans la mousse comporte une première étape d'installation des tubes 5 dans l'enceinte de la batterie thermique et une seconde étape d'installation de la 30 mousse au sein de l'enceinte 3 de sorte à entourer lesdits tubes 5. 3032029 7 Dans les deux cas de figures, l'installation de la mousse au sein de l'enceinte 3 peut être réalisée par injection et expansion de ladite mousse directement dans l'enceinte 3 ou alors par introduction d'une mousse préformée dans l'enceinte 3. 5 Selon le second mode de réalisation décrit ci-dessus, l'étape de mise en place des tubes 5 au sein du dispositif de maintien et d'écartement 7 poreux consiste en une insertion desdits tubes 5 dans les mailles d'au moins une grille rigide. 10 Cette étape d'insertion des tubes 5 dans les mailles d'au moins une grille rigide peut être précédé d'une étape de mise en place de la au moins une grille rigide au sein de l'enceinte 3 de la batterie thermique 1. Les tubes 5 sont alors insérés dans les mailles d'au moins une grille à l'intérieur de l'enceinte 3. 15 A contrario, l'étape d'insertion des tubes 5 dans les mailles d'au moins une grille rigide est réalisée en dehors de l'enceinte 3. Le procédé comporte alors une étape supplémentaire de mise en place de l'ensemble formé par lesdits tubes 5 et l'au moins une grille rigide au sein de l'enceinte 3 de la batterie thermique 1. 20 L'utilisation d'un tel dispositif de maintien et d'écartement 7 poreux permet une grande adaptabilité du procédé de fabrication. En effet, il est aisé de modifier le nombre de tube 5 ou leur espacement au sein de la batterie thermique 1 sans pour autant modifier les étapes du 25 procédé. Pour modifier le nombre de tube 5 ou leur espacement il suffit alors d'augmenter ou de diminuer la taille des mailes des grilles ou alors modifier la préformation de la mousse lorsque cette dernier est préformée. Dans le cas ou elle est directement injectée autour des tubes 5, la modification du nombre de tubes 5 ou de leur espacement n'a 30 même aucune incidence. 3032029 8 Ainsi, on voit bien que la batterie thermique 1 selon l'invention et son procédé de fabrication permette un bon maintien des tubes 5 de matériau à changement de phase ainsi qu'une grande adaptabilité dans 5 le procédé de fabrication. REVENDICATIONS1. Batterie thermique (1) comportant une enceinte (3) comprenant une entrée et une sortie de fluide et comprenant en son sein des tubes (5) de matériau à changement de phase encapsulé, caractérisée en ce que ladite batterie thermique (1) comporte en outre un dispositif de maintien et d'écartement (7) des tubes (5) de matériau à changement de phase encapsulé, ledit dispositif de maintien et d'écartement (7) étant disposé entre les tubes (5) eux même et entre les tubes (5) et l'enceinte (3), ledit dispositif de maintien et d'écartement (7) étant poreux. 2. Batterie thermique (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de maintien et d'écartement (7) comporte au moins une grille rigide, les tubes (5) passant au travers des mailles de ladite grille. 3. Batterie thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dispositif de maintien et d'écartement (7) comporte au moins deux grilles et que lesdites grilles sont maintenues à distance l'une de l'autre au moyen de fixation ou blocage desdites grilles contre l'enceinte (3). 4. Batterie thermique (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de maintien et d'écartement (7) comporte au moins deux grilles et que lesdites grilles sont maintenues à distance l'une de l'autre au moyen d'entretoises. 5. Batterie thermique (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de maintien et d'écartement (7) comporte une mousse placée au sein de l'enceinte et entourant les tubes (5). 6. Batterie thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la mousse a une porosité comprise entre 50 à 95%. 3032029 10 7. Procédé de fabrication d'une batterie thermique (1) comportant une enceinte (3) comprenant une entrée et une sortie de fluide, et des tubes (5) de matériau à changement de phase encapsulé, ledit procédé comprenant une étape de mise en place des tubes (5) de matériau à changement de phase encapsulé au sein d'un dispositif de maintien et 5 d'écartement (7) poreux. 8. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de mise en place des tubes (5) consiste en une insertion desdits tubes (5) dans les mailles d'au moins une grille rigide. 10 9. Procédé de fabrication selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape d'insertion des tubes (5) dans les mailles d'au moins une grille rigide est précédé d'une étape de mise en place de la au moins une grille rigide au sein de l'enceinte (3) de la batterie thermique (1). 15 10. Procédé de fabrication selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'étape d'insertion des tubes (5) dans les mailles d'au moins une grille rigide est réalisée en dehors de l'enceinte (3) et que le procédé comporte une étape supplémentaire de mise en place de l'ensemble formé par lesdits tubes (5) et l'au moins une grille rigide au sein 20 de l'enceinte (3) de la batterie thermique (1). 11. Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de mise en place des tubes (5) consiste en une mise en place desdits tubes (5) dans une mousse. 25 12. Procédé de fabrication selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape de mise en place des tubes (5) dans une mousse comporte une première étape d'installation de la mousse au sein de l'enceinte (3) de la batterie thermique (1) et une seconde étape d'insertion des tubes (5) au sein de ladite mousse. 30 3032029 11 13. Procédé de fabrication selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'étape de mise en place des tubes (5) dans une mousse comporte une première étape d'installation des tubes (5) dans l'enceinte de la batterie thermique et une seconde étape d'installation de la mousse au sein de l'enceinte (3) de sorte à entourer lesdits tubes (5).