Brevet FR3062710A1 — publié le 20180810

La présente invention concerne le domaine technique des systèmes de stockage de fluides corrosifs notamment pour certains métaux par exemple l'aluminium ou le fer. Dans la présente demande, on entendra par « fluide corrosif pour certains métaux» un fluide pouvant conduire à une dégradation chimique de ces métaux en contact avec ce fluide. En particulier et par exemple, la présente invention concerne le domaine technique des systèmes de stockage et mise sous pression et/ou alimentation d'une solution utilisée dans le processus de réduction catalytique sélective (RCS) de véhicules automobiles, poids lourds, machines agricoles engins et machines de chantier. Cette solution est un fluide d'échappement diesel connue sous la dénomination standard AUS 32 pour « Aqueous Urea Solution» en anglais et « Solution Aqueuse d'Urée » en français et également parfois appelée commercialement Adblue®. Cette solution comprend 32,5 % d'urée hautement pure diluée dans de l'eau déminéralisée permettant de convertir des oxydes d'azote NOx contenus dans les gaz d'échappement, en azote et en vapeur d'eau, réduisant ainsi les émissions polluantes des véhicules. Généralement, la solution aqueuse d'urée est stockée dans un réservoir dédié dans le véhicule qui est raccordé au système de réduction catalytique sélective dudit véhicule. Dans la présente invention, on entendra par système de réduction catalytique sélective, un système comprenant un réservoir d'une solution aqueuse d'urée, un catalyseur, un injecteur de la solution aqueuse d'urée dans la ligne d'échappement et d'au moins une canalisation raccordant le réservoir à l'injecteur, le catalyseur étant positionné au niveau de la ligne d'échappement en aval de l'entrée de l'injecteur de manière à ce que la catalyse s'opère sur un mélange de gaz d'échappement circulant dans la ligne d'échappement et de solution aqueuse d'urée injectée en amont du catalyseur dans ladite ligne d'échappement. De manière connue, la solution aqueuse d'urée contenue dans un dispositif de stockage d'un véhicule tend à geler autour de -11°C. De ce fait, le 30 dispositif de stockage de solution aqueuse d'urée est généralement équipé d'un système de réchauffage de ladite solution afin d'éviter le gel de cette dernière. Il existe plusieurs types de réchauffeurs de solution aqueuse d'urée. Par exemple, préférentiellement pour les véhicules poids lourds, on utilise les calories du système de refroidissement moteur au moyen d'un plongeur en acier inoxydable 35 utilisé comme un échangeur de chaleur immergé dans le réservoir. Cette solution n'est à ce jour pas reprise pour des véhicules automobiles légers dans la mesure où le 3062710 2 réservoir de solution aqueuse d'urée est situé à l'opposé du système de refroidissement moteur, ce qui nécessite des tuyauteries de grande longueur parcourant l'ensemble du véhicule et de ce fait encombrantes. En outre, la réalisation de plongeurs en acier inoxydable se révèle coûteuse et compliquée. 5 En outre, il existe également des dispositifs réchauffeurs comprenant un ou des organes de chauffe, tels que des pistes résistives ou des thermistances à coefficient de température positif appelées CTP dans la suite de cette demande, équipé ou non d'un diffuseur de chaleur en aluminium par exemple, l'ensemble étant surmoulé par une matière compatible pour une immersion dans la solution aqueuse 10 d'urée, telle que le silicone, le polyoxyméthylène (POM) ou le polyéthylène haute densité (PEHD). Ces dispositifs surmoulés présentent plusieurs inconvénients. Les matières plastiques, généralement thermoplastiques, utilisées pour le surmoulage ont généralement des températures de fusion relativement basses ce qui engendre une limitation de la densité de puissance des dispositifs pour éviter que le surmoulage ne 15 fonde, ce qui conduit à une augmentation des surfaces d'échange et donc à un encombrement élevé. En outre, les matières plastiques utilisées sont généralement de mauvais conducteurs thermiques, ce qui diminue le rendement des réchauffeurs. Enfin, ces matières plastiques présentant un coefficient de dilatation différent des pistes résistives ou des diffuseurs, il existe un risque important d'apparition de 20 fissures, ruptures ou de décollement du surmoulage rendant le réchauffeur peu performant, voire inefficace. L'invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités. L'invention a pour objet un réchauffeur de fluide corrosif pour métaux 25 par exemple de solution aqueuse d'urée, comprenant : - au moins un diffuseur de chaleur, présentant au moins une première portion destinée à être immergée dans un fluide corrosif pour métaux par exemple une solution aqueuse d'urée, et au moins une deuxième portion destinée à être agencée hors du fluide corrosif, - au moins un bloc de chauffe comprenant au moins un organe de chauffe configuré pour chauffer le fluide corrosif, ledit diffuseur comprenant au moins un logement dans lequel le au moins un bloc de chauffe est logé au moins partiellement, caractérisé en ce que au moins la première portion du diffuseur est réalisée en aluminium anodisé ou en alliage d'aluminium anodisé et est configurée pour être en contact direct avec le fluide corrosif. 3062710 3 Le réchauffeur selon l'invention présente plusieurs avantages. En effet, en utilisant un diffuseur dont au moins la première portion est en aluminium anodisé ou en alliage d'aluminium anodisé, on s'affranchit d'un surmoulage en matière plastique qui freine le réchauffement du fluide corrosif. En outre, on évite les 5 possibles défauts et les fissures dus à une différence de coefficient de dilatation thermique étant donné que le diffuseur est réalisé en mono-matériau sans surmoulage. Ainsi, le réchauffeur selon l'invention permet de combiner de hautes propriétés de conduction thermique grâce à l'emploi de l'aluminium et une protection par anodisation de ce même aluminium à l'encontre d'un fluide corrosif dégradant 10 chimiquement l'aluminium, comme, par exemple une solution aqueuse d'urée. De plus, la température de fonte de l'aluminium et la température de craquage de la couche anodisée étant plus élevées que les températures de fusion des matières de surmoulage, on peut amener le réchauffeur anodisé selon l'invention à des températures supérieures à celles habituellement utilisées pour des réchauffeurs 15 surmoulés, et donc limiter l'encombrement requis par le réchauffeur selon l'invention. Selon une caractéristique de l'invention, le fluide corrosif est une solution aqueuse d'urée. Selon une caractéristique de l'invention, la première portion du diffuseur n'est pas surmoulée d'une matière plastique. 20 Selon une caractéristique de l'invention, le matériau utilisé pour la réalisation du diffuseur peut être un alliage d'aluminium tel que l'A-59U3(Fe). On entend par alliage aluminium A-59U3(Fe) un alliage aluminium-silicium avec cuivre ayant pour dénomination A-59U3(Fe) qui s'apparente au niveau international, à l'alliage A380 aux Etats-Unis et à l'alliage ADC10 au Japon. 25 Selon une caractéristique de l'invention, le matériau utilisé pour la réalisation du diffuseur peut être un alliage d'aluminium tels que les alliages d'aluminium 6082, 6351, 6063, qui sont des alliages aluminium-magnésium-silicium. Selon une caractéristique de l'invention, le matériau utilisé pour la réalisation du diffuseur peut être un alliage d'aluminium tels que les alliages 30 d'aluminium 5083, 5754, qui sont des alliages aluminium-magnésium. Avantageusement, le diffuseur réalisé en un des alliages d'aluminium anodisé ou en aluminium anodisé permet d'obtenir de très bonnes performances de résistance à la corrosion dans la solution aqueuse d'urée. Selon une caractéristique de l'invention, le bloc de chauffe est en contact 35 direct avec le logement du diffuseur, c'est-à-dire que le bloc de chauffe est dépourvu 3062710 4 de surmoulage, permettant ainsi une transmission de chaleur au diffuseur plus efficace et plus rapide. Selon une caractéristique de l'invention, l'organe de chauffe est une piste résistive ou une thermistance à coefficient de température positif. 5 Selon une caractéristique de l'invention, le bloc de chauffe comprend une pluralité d'organes de chauffe logés dans le logement du diffuseur. Préférentiellement, le bloc de chauffe comprend au moins quatre thermistances à coefficient de température positif. Selon une caractéristique de l'invention, le bloc de chauffe comprend un 10 ou des éléments de fixation et/ou de maintien configurés pour maintenir le ou les organes de chauffe dans le logement. Par exemple, l'élément de fixation et/ou de maintien est un ressort de maintien. Préférentiellement, le bloc de chauffe comprend un support conformé pour recevoir au moins partiellement les organes de chauffe et préférentiellement les 15 thermistances à coefficient de température positif. Selon une caractéristique de l'invention, le support est configuré pour s'insérer au moins partiellement dans le logement du diffuseur. Selon une caractéristique de l'invention, le réchauffeur comprend au moins un élément de connectique configuré pour raccorder le ou les organes de 20 chauffe à une carte électronique. Selon une caractéristique de l'invention, le ou les organes de chauffe sont pilotés par au moins une carte électronique. Selon une caractéristique de l'invention, le diffuseur comprend au moins une ailette de diffusion, ce qui permet de transférer la chaleur produite par l'organe 25 de chauffe dans le fluide corrosif de manière efficace. Selon une caractéristique de l'invention, l'ailette est agencée sur la première portion du diffuseur. Avantageusement, le diffuseur comprend une pluralité d'ailettes de diffusion réparties sur la première portion du diffuseur. 30 Selon une caractéristique de l'invention, la deuxième portion du diffuseur est au moins partiellement non anodisée. Selon une caractéristique de l'invention, le logement du diffuseur prévu pour le ou les organes de chauffe s'étend transversalement entre la première portion du diffuseur et la deuxième portion du diffuseur. Avantageusement, le logement du 35 diffuseur s'étend dans un plan sécant, préférentiellement sensiblement 3062710 5 perpendiculaire, au plan dans lequel s'étend globalement la première portion et/ou la deuxième portion du diffuseur. Alternativement et selon une caractéristique de l'invention, le logement du diffuseur s'étend dans un plan sensiblement parallèle au plan dans lequel s'étend 5 globalement la première portion et/ou la deuxième portion du diffuseur. Avantageusement, le bloc de chauffe est toujours implanté en zone sèche du réchauffeur. L'invention a également pour objet un réservoir d'un fluide corrosif pour métaux par exemple une solution aqueuse d'urée, le réservoir comprenant : 10 - un volume intérieur destiné à contenir un fluide corrosif pour métaux par exemple une solution aqueuse d'urée, ledit volume intérieur étant délimité par au moins une paroi supérieure, une paroi inférieure et une paroi latérale reliant la paroi supérieure et la paroi inférieure, - un orifice de puisage conformé à recevoir un organe de puisage du 15 fluide corrosif, - un réchauffeur selon l'invention, ledit réchauffeur étant positionné sur une des parois du réservoir, la première portion du diffuseur du réchauffeur étant agencée dans le volume intérieur du réservoir. Selon une caractéristique de l'invention, la première portion du diffuseur 20 est positionnée au plus près de l'orifice de puisage, ce qui permet de puiser le fluide corrosif à bonne température. Préférentiellement, la première portion du diffuseur est positionnée sur la paroi inférieure du réservoir. Selon une caractéristique de l'invention, la deuxième portion du diffuseur 25 est agencée au moins partiellement à l'extérieur du réservoir. Selon une caractéristique de l'invention, le réservoir comprend un orifice de positionnement conformé pour permettre l'agencement du réchauffeur en partie dans le volume intérieur dudit réservoir et en partie hors du réservoir. Selon une caractéristique de l'invention, le réservoir comprend un joint 30 d'étanchéité ménagé au niveau de l'orifice de positionnement de manière à ce que la deuxième portion du diffuseur ne soit pas en contact avec le fluide corrosif contenu dans le réservoir. Selon une caractéristique de l'invention, ledit joint d'étanchéité est formé de manière solidaire audit orifice de positionnement du réservoir ou ledit joint étant 35 formé de manière indépendante par rapport audit orifice de positionnement du réservoir. 3062710 6 Selon une caractéristique de l'invention, le réchauffeur comprend un joint d'étanchéité ménagé au niveau de l'orifice de positionnement du réservoir, ledit joint d'étanchéité étant formé de manière solidaire audit réchauffeur ou ledit joint étant formé de manière indépendante par rapport audit réchauffeur. 5 Alternativement ou en complément et selon une caractéristique de l'invention, le diffuseur comprend un joint, qui est préférentiellement surmoulé sur ledit diffuseur. Ainsi, selon l'invention, le joint peut être un joint indépendant des composants du réchauffeur ou du réservoir ou bien le joint est un joint indissociable 10 du diffuseur ou d'un autre composant du réchauffeur ou du réservoir. Selon une caractéristique de l'invention, l'élément de connectique du réchauffeur est saillant par rapport au réservoir et permet de connecter la carte électronique qui est agencée hors du réservoir avec le ou les organes de chauffe logés dans le logement du diffuseur. 15 L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un diffuseur de réchauffeur selon l'invention, ledit procédé comprenant une étape de réalisation du diffuseur dans un matériau de type aluminium ou alliage d'aluminium et une étape d'anodisation sur au moins une première portion dudit diffuseur, ladite première portion étant destinées à être immergée dans une solution aqueuse d'urée. 20 L'étape d'anodisation permet de conférer au diffuseur ainsi formé une bonne protection contre la corrosivité de la solution aqueuse d'urée et permet de s'affranchir de toute pièce ou matériau supplémentaire à rajouter sur le diffuseur pour le protéger. Préférentiellement, l'anodisation réalisée dans le procédé de fabrication 25 du diffuseur est une anodisation dure. On entendra par une « anodisation dure» une anodisation avec un bain d'acide sulfurique, permettant une bonne résistance à l'abrasion et une dureté élevée, cette anodisation dure est également connue sous la dénomination d'oxydation anodique dure. En variante, l'anodisation réalisée dans le procédé de fabrication du diffuseur peut être une oxydation anodique sulfoborique ou 30 oxydation anodique sulfotartrique, ou une oxydation anodique sulfurique, ou une oxydation anodique titane ou une oxydation anodique chromique. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé de fabrication comprend une étape supplémentaire de colmatage, réalisée après l'étape d'anodisation. 35 Selon une caractéristique de l'invention, la deuxième portion du diffuseur destinée à être agencée hors de la solution aqueuse d'urée, est au moins 3062710 7 partiellement dépourvue d'anodisation. Avantageusement, la deuxième portion du diffuseur est la zone par laquelle on tient le diffuseur pendant l'anodisation. Avantageusement, le diffuseur est réalisé par moulage et/ou usinage et/ou brasage et/ou soudage. 5 L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation selon la présente invention, donné à titre d'exemple non limitatif et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus en perspective du réchauffeur selon 10 l'invention, - la figure 2 est une vue de dessous en perspective du réchauffeur représenté en figure 1, - la figure 3 est une vue éclatée du réchauffeur selon l'invention, - la figure 4 est une vue éclatée d'un bloc de chauffe du réchauffeur 15 selon l'invention, - la figure 5 est une vue éclatée d'un réchauffeur selon une variante de réalisation, - la figure 6A est une vue de détail en coupe du réservoir selon l'invention et comprenant un réchauffeur selon l'invention, 20 - la figure 6B est une vue en détail selon l'encadré A de la figure 6A, et, - la figure 7 est une vue partielle en perspective de l'intérieur d'un réservoir de solution aqueuse d'urée équipé d'un réchauffeur selon l'invention. Selon l'invention et comme illustré notamment en figure 1, le réchauffeur 1 de solution aqueuse d'urée comprend un diffuseur 2 de chaleur. Le diffuseur 2 25 comprend une première portion 2a destinée à être immergée dans une solution aqueuse d'urée, et une deuxième portion 2b non anodisée et destinée à être agencée hors de la solution aqueuse d'urée, comme représenté en figure 6. La première portion 2a du diffuseur 2 est réalisée en aluminium anodisé ou en alliage d'aluminium anodisé et est configurée pour être en contact direct avec la solution aqueuse d'urée. 30 En outre, le réchauffeur 1 comprend un logement 3 configuré pour loger au moins un organe de chauffe 5. Bien entendu, dans une alternative de réalisation, le réchauffeur peut comprendre plusieurs logements comprenant chacun un ou plusieurs organes de chauffe indépendants les uns des autres ou non. Dans l'exemple illustré en figure 3 et en détail en figure 4, le réchauffeur 35 comprend une pluralité d'organes de chauffe 5 regroupés dans un support 7 et maintenues dans un logement 3 du réchauffeur 1 au moyen de deux ressorts de 3062710 8 maintien 6 de manière à former un bloc de chauffe. En outre, le bloc de chauffe est en contact direct avec le logement 3 du diffuseur 2. Bien entendu, des équivalents restent possible au niveau du type d'organes de chauffe, au niveau du type d'éléments de fixation et/ou de maintien permettant le maintien du ou des organes 5 de chauffe dans le logement 3 du réchauffeur 1. Dans cet exemple, les organes de chauffe sont des thermistances à coefficient de température positif mais pourraient être des pistes résistives ou éléments analogues remplissant la même fonction. Comme visible en figure 3, le réchauffeur 1 comprend au moins un élément de connectique 8 configuré pour raccorder le ou les organes de chauffe 5 à 10 une carte électronique 9, ladite carte électronique 9 étant configurée pour commander le ou les organes de chauffe 5. Dans l'exemple illustré en figure 1, le diffuseur 2 comprend une pluralité d'ailettes de diffusion 4 agencées sur la première portion 2a du diffuseur 2. Comme on peut le voir en figure 6A, le logement 3 du diffuseur 2 prévu 15 pour le ou les organes de chauffe 5 s'étend transversalement entre la première portion 2a du diffuseur 2 et la deuxième portion 2b du diffuseur 2. En variante représentée en figure 5, le logement 3 du réchauffeur 1 s'étend sous le diffuseur 2 au niveau de la deuxième portion 2b dudit diffuseur 2 et préférentiellement le long de la deuxième portion 2b du diffuseur 2 de manière à ce que le logement 3 ainsi que le ou 20 les organes de chauffe 5 logés dans ledit logement 3 ne soient jamais dans la zone dite humide du réservoir même partiellement. En figure 6A et 7 est représenté de manière partielle un réservoir 20 de solution aqueuse d'urée selon l'invention en coupe transversale. Le réservoir 20 selon l'invention comprend un volume intérieur 21 destiné à contenir une solution aqueuse 25 d'urée, ledit volume intérieur 21 étant délimité par au moins une paroi supérieure (non représentée), une paroi inférieure 22 et une paroi latérale (non représentée) reliant la paroi supérieure et la paroi inférieure 22. Le réservoir 20 comprend en outre un réchauffeur 1 selon l'invention, ledit réchauffeur 1 étant positionné sur préférentiellement sur la paroi inférieure 22 30 du réservoir 20 ou au moins à proximité de cette dernière comme illustré en figure 7. Plus particulièrement, comme illustré en figure 6, la première portion 2a du diffuseur 1 étant agencée dans le volume intérieur 21 du réservoir 20. En outre, la deuxième portion 2b du diffuseur 2 est agencée au moins partiellement à l'extérieur du réservoir 20. Le réservoir 20 comprend un orifice de positionnement 23 conformé pour 35 permettre l'agencement du réchauffeur 1 en partie dans le volume intérieur 21 dudit réservoir 20 et en partie hors du réservoir 20. 3062710 9 Comme on peut le voir en figure 6A, le réservoir 20 comprend un joint d'étanchéité 10 ménagé au niveau de l'orifice de positionnement 23 de manière à ce que la deuxième portion 2b du diffuseur 1 ne soit pas en contact avec la solution aqueuse d'urée contenue dans le réservoir 20. En outre, l'élément de connectique 8 5 du réchauffeur 1 est saillant par rapport au réservoir 20 et permet de connecter la carte électronique 9 qui est agencée hors du réservoir 20 avec le ou les organes de chauffe 5 logés dans le logement 3 du diffuseur 2. En variante, l'élément de connectique 8 peut ne pas être saillant ou bien être saillant depuis la carte électronique 9 et non depuis le réchauffeur. La figure 6B illustre en détail la séparation 10 entre la zone humide référencée zone H sur la figure 6B et la zone sèche référencée zone S sur la figure 6B. Le joint 10 sépare les deux zones. La présente invention est ici expliquée en faisant référence à une application dans un système de stockage d'une solution aqueuse d'urée, mais pourrait être appliquée à n'importe quel système de stockage de fluide corrosif pour métaux 15 nécessitant un dégel. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de 20 l'invention. REVENDICATIONS1. Réchauffeur (1) de fluide corrosif pour métaux« par exemple de solution aqueuse d'urée comprenant : - au moins un diffuseur (2) de chaleur, présentant au moins une première portion (2a) destinée à être immergée dans un fluide corrosif pour métaux par exemple une solution aqueuse d'urée, et au moins une deuxième portion (2b) destinée à être agencée hors du fluide corrosif, - au moins un bloc de chauffe comprenant au moins un organe de chauffe (5) configuré pour chauffer le fluide corrosif, ledit diffuseur (2) comprenant au moins un logement (3) dans lequel le au moins un bloc de chauffe est logé au moins partiellement, caractérisé en ce que au moins la première portion (2a) du diffuseur (2) est réalisée en aluminium anodisé ou en alliage d'aluminium anodisé et est configurée pour être en contact direct avec le fluide corrosif. 2. Réchauffeur selon la revendication 1, dans lequel la deuxième portion (2b) du diffuseur (2) est au moins partiellement non anodisée. 3. Réchauffeur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le bloc de chauffe est en contact direct avec le logement (3) du diffuseur (2). 4. Réchauffeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le logement (3) du diffuseur (2) prévu pour le ou les organes de chauffe (5) s'étend transversalement entre la première portion (2a) du diffuseur (2) et la deuxième portion (2b) du diffuseur (2). 5. Réservoir (20) d'un fluide corrosif pour métaux par exemple une solution aqueuse d'urée, le réservoir (20) comprenant : - un volume intérieur (21) destiné à contenir un fluide corrosif pour métaux par exemple une solution aqueuse d'urée, ledit volume intérieur (21) étant délimité par au moins une paroi supérieure, une paroi inférieure (22) et une paroi latérale reliant la paroi supérieure et la paroi inférieure (22), - un orifice de puisage conformé à recevoir un organe de puisage de fluide corrosif, 3062710 11 - un réchauffeur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit réchauffeur (1) étant positionné sur une des parois du réservoir (20), la première portion (2a) du diffuseur (2) du réchauffeur (1) étant agencée dans le volume intérieur (21) du réservoir (20). 5 6. Réservoir selon la revendication 5, comprenant un orifice de positionnement (23) conformé pour permettre l'agencement du réchauffeur (1) en partie dans le volume intérieur (21) dudit réservoir (20) et en partie hors du réservoir (20). 10 7. Réservoir selon la revendication 6, comprenant un joint d'étanchéité (10) ménagé au niveau de l'orifice de positionnement (23), ledit joint d'étanchéité (10) étant formé de manière solidaire audit orifice de positionnement (23) du réservoir ou ledit joint étant formé de manière indépendante par rapport 15 audit orifice de positionnement (23) du réservoir. 8. Réservoir selon la revendication 6, dans lequel le réchauffeur (1) comprend un joint d'étanchéité (10) ménagé au niveau de l'orifice de positionnement (23) du réservoir, ledit joint d'étanchéité (10) étant formé de manière solidaire audit 20 réchauffeur (1) ou ledit joint étant formé de manière indépendante par rapport audit réchauffeur (1). 9. Procédé de fabrication d'un diffuseur de réchauffeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ledit procédé comprenant une étape de 25 réalisation du diffuseur (2) dans un matériau de type aluminium ou alliage d'aluminium et une étape d'anodisation sur au moins une première portion (2a) dudit diffuseur (2), ladite première portion (2a) étant destinée à être immergée dans une solution aqueuse d'urée. 30 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, comprenant une étape supplémentaire de colmatage, réalisée après l'étape d'anodisation.