Brevet FR3038148A1 — publié le 20161230

Batterie thermique à matériau à changement de phase encapsulé et procédé de fabrication associé. La présente invention concerne le domaine de batteries thermiques et plus 5 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 hybrides ou alors pour le préchauffage d'un fluide caloporteur dans un circuit de gestion thermique. Les batteries 10 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. Une batterie thermique à matériau à changement de phase comporte 15 généralement une enceinte à l'intérieur de laquelle est placé le matériau à changement de phase, généralement sous forme encapsulée, et à l'intérieur de laquelle circule un fluide. Le matériau à changement de phase est ainsi généralement encapsulé sous forme de tubes disposés sensiblement parallèlement les uns des autres afin de former un faisceau qui est inséré dans l'enceinte de la batterie thermique. 20 Cependant, pour ce genre de batterie thermique, il est impératif que les tubes soient scellés avant leur introduction dans l'enceinte. 11 est également nécessaire de les maintenir à distance les uns des autres afin que le fluide puisse circuler entre eux. Ces caractéristiques nécessitent des étapes dédiées lors de la fabrication de la batterie thermique ce qui engendre des coûts et un allongement du temps de fabrication. 25 Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer une batterie thermique améliorée, ainsi qu'un procédé de fabrication d'une batterie thermique selon l'un des modes de réalisation présentés. 30 3038148 2 La présente invention concerne donc une batterie thermique comportant une paroi formant une enceinte comprenant en son sein des tubes contenant un matériau à changement de phase, lesdits tubes étant disposés sensiblement parallèlement les uns aux autres de sorte à former un faisceau de tubes. Selon l'invention, à au moins une extrémité du faisceau de tubes, l'ensemble des extrémités des tubes étant en prise dans un matériau d'englobage. Le fait que les extrémités de tubes soient en prise dans un matériau d'englobage permet, lors de la fabrication de la batterie thermique de regrouper différentes étapes en une seule et ainsi de rationaliser le procédé de fabrication et donc permet des économies 10 de temps de fabrication et une diminution des coûts. Un autre avantage réside dans l'étanchéification des tubes contenant le matériau à changement de phase de sorte à éviter tout mélange entre le matériau à changement de phase et le fluide circulant dans l'enceinte de la batterie thermique. 15 Selon un aspect de l'invention, ledit matériau d'englobage fait office de bouchon des tubes. Selon un aspect de l'invention, ledit matériau d'englobage fait office d'entretoise 20 entre les tubes au niveau de leurs extrémités. Selon un aspect de l'invention, ledit matériau d'englobage forme au moins une partie de la paroi formant l'enceinte de la batterie thermique. 25 Selon un aspect de l'invention, ledit matériau d'englobage est un matériau thermofusible. Selon un aspect de l'invention, ledit matériau d'englobage a une température de fusion supérieure ou égale à 135° C. 30 3038148 3 Selon un aspect de l'invention, ledit matériau d'englobage est un matériau réticulable. Selon un aspect de l'invention, le matériau réticulable est monocomposant. 5 Selon un aspect de l'invention, le matériau réticulable est bi-composant. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une batterie thermique comportant une paroi formant une enceinte comprenant en son sein 10 des tubes contenant un matériau à changement de phase, ledit procédé de fabrication comportant les étapes suivantes : - mise en place des tubes sensiblement parallèlement les uns aux autres de sorte à former un faisceau de tubes, - trempage d'au moins une des extrémités du faisceau de tubes dans un 15 matériau d'englobage liquide et durcissable, - solidification du matériau d'englobage. Selon un aspect du procédé selon l'invention, le matériau d'englobage est un matériau thermofusible. 20 Selon un aspect du procédé selon l'invention, le matériau d'englobage a une température de fusion supérieure ou égale à 135° C. Selon un aspect du procédé selon l'invention, le matériau d'englobage est un 25 matériau réticulable. Selon un aspect du procédé selon l'invention, les extrémités des tubes sont ouvertes et que l'étape de solidification du matériau d'englobage est également une étape de bouchonnage desdits tubes. 30 3038148 4 Selon un aspect du procédé selon l'invention, ledit procédé est réalisé dans un moule de sorte qu'après l'étape de solidification du matériau d'englobage ledit matériau d'englobage forme au moins une partie de la paroi formant l'enceinte de la batterie thermique. 5 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 lesquels : - la figure 1 montre une représentation schématique d'une batterie thermique en coupe latérale conformément à un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 montre une représentation schématique d'une partie de la batterie thermique de la figure 1. Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de 15 référence. Les modes de réalisation suivants sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques 20 s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations. La figure 1 montre une batterie thermique 1 comportant une paroi 100 formant 25 une enceinte dans laquelle circule un fluide entre au moins une entrée 3a et au moins une sortie 3b de fluide. La batterie thermique 1 comprend en son sein des tubes 5 contenant un matériau à changement de phase. Ces tubes 5 sont disposés sensiblement parallèlement les uns aux autres de sorte à former un faisceau de tubes 5 placé dans l'enceinte. Le fluide circule entre les tubes 5 depuis l'entrée de fluide 3a vers la sortie de 3038148 5 fluide 3b afin de pouvoir échanger de l'énergie calorifique avec le matériau à changement de phase. Comme le montre la figure 1 ainsi que la figure 2, qui est une représentation 5 zoomée de la batterie thermique de la figure 1, à au moins une extrémité du faisceau de tubes 5, l'ensemble des extrémités des tubes 5 sont en prise dans un matériau d'englobage 7. Le fait que les extrémités de tubes 5 soient en prise dans un matériau d'englobage 7 permet, lors de la fabrication de la batterie thermique 1 de regrouper 10 différentes étapes en une seule et ainsi de rationaliser le procédé de fabrication et donc permet des économies de temps de fabrication et une diminution des coûts. Le matériau d'englobage 7, autrement appelé matériau d' encapsulation, peut donc faire office de bouchon des tubes 5. Ainsi l'étape de bouchonnage de l'ensemble des tubes 5 afin d'emprisonner le matériau à changement de phase, peut être réalisée en une seule fois par la prise de l'extrémité du faisceau de tubes 5 dans le matériau d'englobage. Le matériau d'englobage 7 peut également faire office d'entretoise entre les tubes 5 au niveau de leurs extrémités. Ainsi l'étape de fabrication du faisceau peut être raccourcie et moins d'entretoises peuvent être installées dans le faisceau pour maintenir les tubes 5 en place. En effet aux extrémités du faisceau de tube 5, lesdits tubes sont maintenus en place par le matériau d'englobage 7. De plus, le matériau d'englobage 7 peut former au moins une partie de la paroi 100 formant l'enceinte de la batterie thermique 1. Cela permet notamment une fermeture rapide et aisée de l'enceinte de la batterie thermique 1 (à l'exception des entrée 3a et sortie 3b de fluide). 3038148 6 Comme cela est illustré aux figures 1 et 2, le matériau d'englobage 7 peut former une partie de la paroi 100 de la batterie thermique 1, notamment les parois latérales aux extrémités de ladite batterie thermique 1. Selon un autre mode de réalisation non représenté, la paroi 100 peut entièrement 5 être réalisée dans un même matériau que le matériau d'englobage 7. Ainsi la paroi 100 formant l'enceinte de la batterie thermique 1 ne forme qu'une seule pièce pour une meilleure solidité et une meilleure étanchéité. Afin de venir en prise avec les extrémités des tubes 5, le matériau d'englobage 7 10 est de préférence déposé à l'état liquide, de gel ou de pâte au niveau desdites extrémités de tubes 5. Il est ensuite solidifié pour maintenir et/ou boucher les tubes 5 et/ou former au moins une partie de la paroi 100. Pour cela, le matériau d'englobage 7 peut être un matériau thermofusible. Plus particulièrement, il peut être un matériau thermofusible dont la température de fusion 15 est supérieure ou égale à 135° C. Cette température est supérieure à la température d'utilisation normale de la batterie thermique 1, ce qui empêche, lors de l'utilisation de la batterie thermique 1, que ledit matériau d'englobage 7 se liquéfie et contamine le matériau à changement de phase. Le matériau d'englobage 7 peut également être un matériau réticulable, comme 20 par exemple un matériau réticulable monocomposant, réticulable sous un rayonnement ultra-violet ou infrarouge. Le matériau d'englobage 7 peut être un matériau réticulable bi-composants comprenant par exemple une résine polymère et un durcisseur. L'utilisation d'un matériau réticulable permet une solidification du matériau d'englobage 7 « à froid », c'est-à-dire à une température inférieure à la température de changement 25 de phase du matériau à changement de phase. Cela évite ainsi une contamination dudit matériau à changement de phase lors de la solidification du matériau d'englobage 7 car ledit matériau à changement de phase reste à l'état solide. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une 30 batterie thermique 1 comportant les étapes suivantes : 3038148 7 - mise en place des tubes 5 sensiblement parallèlement les uns aux autres de sorte à former un faisceau de tubes 5, - mise en contact d'au moins une des extrémités du faisceau de tubes 5 avec un matériau d'englobage 7 liquide et durcissable, 5 - solidification du matériau d'englobage 7. L'étape de mise en contact d'au moins une des extrémités du faisceau de tubes 5 avec un matériau d'englobage 7 liquide et durcis sable peut être réalisée par exemple par coulage dudit matériau d'englobage 7 liquide et durcissable sur l'extrémité du faisceau 10 de tubes 5. Afin que le matériau d'englobage 7 fasse office de bouchon des tubes 5, au début dudit procédé, les extrémités des tubes 5 sont ouvertes et l'étape de solidification du matériau d'englobage 7 est également une étape de bouchonnage desdits tubes 5 du fait 15 de la solidification du matériau d'englobage 7. Afin que le matériau d'englobage 7 constitue au moins une partie de la paroi 100 formant l'enceinte de la batterie thermique 1, ledit procédé de fabrication peut être réalisé dans un moule. 20 Ainsi, on voit bien que la batterie thermique selon l'invention, du fait que les extrémités de son faisceau de tubes 5 soient en prise dans un matériau d'englobage 7, a une production moins coûteuse et plus rapide. En effet, lors du procédé de fabrication, des étapes telles que la fermeture de l'enceinte de la batterie thermique 1, le 25 bouchonnage des tubes 5 et la mise en place d'entretoise, peuvent être réalisées simultanément par l'application du matériau d'englobage 7 à l'état liquide au niveau des extrémités des tubes 5 et par sa solidification. REVENDICATIONS1. Batterie thermique (1) comportant une paroi (100) formant une enceinte comprenant en son sein des tubes (5) contenant un matériau à changement de phase, lesdits tubes (5) étant disposés sensiblement parallèlement les uns aux autres de sorte à former un faisceau de tubes (5), caractérisée en ce qu'à au moins une extrémité du faisceau de tubes (5), l'ensemble des extrémités des tubes (5) sont en prise dans un matériau d'englobage (7). 2. Batterie thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit matériau d'englobage (7) fait office de bouchon des tubes (5). 3. Batterie thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit matériau d'englobage (7) fait office d'entretoise entre les tubes (5) au niveau de leurs extrémités. 4. Batterie thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit matériau d'englobage (7) forme au moins une partie de la paroi (100) formant l'enceinte de la batterie thermique (1). 5. Batterie thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit matériau d'englobage (7) est un matériau thermofusible. 6. Batterie thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit matériau d'englobage (7) a une température de fusion supérieure ou égale à 135° C. 7. Batterie thermique (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit matériau d'englobage (7) est un matériau réticulable. 3038148 9 8. Batterie thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit matériau réticulable est monocomposant. 9. Batterie thermique (1) selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit matériau 5 réticulable est bi-composants. 10. Procédé de fabrication d'une batterie thermique (1) comportant une paroi (100) formant une enceinte comprenant en son sein des tubes (5) contenant un matériau à changement de phase, ledit procédé de fabrication comportant les étapes suivantes : 10 - mise en place des tubes (5) sensiblement parallèlement les uns aux autres de sorte à former un faisceau de tubes (5), - trempage d'au moins une des extrémités du faisceau de tubes (5) dans un matériau d'englobage (7) liquide et durcis sable, - solidification du matériau d'englobage (7). 15 11. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les extrémités des tubes (5) sont ouvertes et que l'étape de solidification du matériau d'englobage (7) est également une étape de bouchonnage desdits tubes (5). 12. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que ledit procédé est réalisé dans un moule de sorte qu'après l'étape de solidification du matériau d'englobage (7) ledit matériau d'englobage (7) forme au moins une partie de la paroi (100) formant l'enceinte de la batterie thermique (1). 20 25