INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
De plus, leur utilisation entraine des pertes importantes de gaz à chaque cycle de fonctionnement.
L’utilisation d’un sécheur tel que présenté ci-avant propose une solution de séchage à base de composants standards, par exemple un réservoir haute pression permettant une réduction significative des couts, une simplification de la maintenance et une plus grande modularité. Les compresseurs mécaniques nécessitent un hydrogène sec pour fonctionner, l’étape de séchage est donc obligatoire dans les deux cas. Cependant le séchage est effectué en amont de la compression. Une solution de séchage simple permet une réduction d’un facteur supérieure à 10 des couts par rapport à une solution de séchage en amont de compression ou des solutions existantes de séchage en aval de compression. En effet l’augmentation de pression permet de condenser une grande partie de l’eau gazeuse présente dans le gaz. La quantité d’eau à extraire du gaz est donc moins importante après compression, ceci permet une utilisation de technologies plus abordables et simples à mettre en place.
La montre des étapes sous forme de logigramme des étapes mises en œuvre du procédé de la présente invention.
Les étapes sont les suivantes : électrolyseur, humidificateur, compresseur, sécheur, réservoirs et pile à combustible (applications possibles).
La montre plus particulièrement les étapes entre l’électrolyseur et le sécheur.
Le procédé consiste à utiliser un régulateur PID (proportionnel, intégral, dérivé). C'est un programme résident dans la carte de contrôle du compresseur qui va modifier la consigne de courant du compresseur de manière dynamique en fonction de la pression mesurée par le capteur de pression entre l'électrolyseur et le compresseur. L'objectif est de maintenir une pression fixe entre les deux équipements.
Un capteur de pression permet donc de connaitre la pression entre les deux appareils et de transmettre l'information à la carte de contrôle. Celle-ci va avoir comme fonction de réguler le courant d’alimentation du compresseur afin de garder la pression constante à 30bar par exemple. L’humidificateur et le sécheur sont des éléments de régulation de l’humidité moins complexes et moins chères que les solutions existantes actuellement. Elles permettent de répondre aux besoins pour de petites installations et permettent de rendre les solutions de production et compression d’hydrogène moins coûteuses.
Ensemble, les nouvelles solutions d’humidification, de contrôle du débit dynamique du compresseur, la technologie de compression et le séchage permettent de proposer un produit significativement moins cher que ce qui existe actuellement sur le marché. La simplification de l’assemblage et de la gestion permet également une réduction du temps et des coûts de maintenance ainsi qu’une meilleure durée de vie de l’ensemble.
Prenons un exemple : le système fonctionne à régime nominal, l'électrolyseur et le compresseur fonctionnent donc au même débit, nous modifions la consigne de débit de l'électrolyseur pour le réduire de 100% à 90%. A ce moment, la baisse de débit de production de l'électrolyseur va entrainer une baisse de la pression entre les deux équipements car le compresseur a toujours une consigne de production de 100%. Le PID va détecter la baisse de pression et va donc envoyer la consigne de réduction de courant d’alimentation au compresseur. Cette réduction va entrainer une baisse de débit du compresseur amenant la pression intermédiaire à se stabiliser pour atteindre de nouveau 30bar. La vitesse de réaction du PID et la vitesse de stabilisation vont dépendre 1) de la capacité du compresseur à effectuer des changements de régime et 2) du volume tampon. Ce raisonnement peut être identique pour les phases de démarrage, d'arrêt et de changement de régime. Le compresseur a donc comme unique objectif de maintenir une pression constante et ce, de façon automatisée.
Cette solution a l'avantage d'être très simple à mettre en place et ne demande pas de matériel supplémentaire ou de modification de la conception initiale du compresseur. Elle nécessite tout de même un système d'humidification adapté.
La compression électrochimique est modulaire, augmenter le nombre de cellules permet d'augmenter le débit nominal du compresseur. Chaque cellule est constituée d’une membrane PEM et de deux électrodes, l’ensemble est appelé MEA (Membrane Électrode Assembly). Une cellule standard d’une surface de 150cm2 accepte généralement un débit de 20NL/h. Lors de la fabrication du compresseur, il est donc possible de choisir le débit nominal, et donc le nombre de cellules, en fonction de l'application et de la taille de l'électrolyseur. Cette flexibilité est possible avec un compresseur mécanique, mais il est nécessaire d'adapter entièrement la structure mécanique de celui-ci (taille du moteur, diamètre des pistons…).
L’humidificateur, lorsque le système est en fonctionnement inclus2 volumes. Le premier volume contient un volume d'eau liquide dans laquelle le gaz transite et s'humidifie au passage. Le deuxième volume contient le gaz humide. Ce volume est d'environ 300ml pour un système produisant 0,5 à 5Nm3 d'hydrogène par heure. Ce volume est suffisant pour être utilisé comme tampon dans cette solution. Il n'y a pas besoin de réservoir supplémentaire.
Avec une optimisation du PID et un accompagnement plus progressif du compresseur avec l'électrolyseur lors du démarrage, le volume est réduit. Cependant, celui-ci est utile pour l'humidification afin d'optimiser la séparation de la phase liquide de la phase gazeuse. En comparaison, les solutions actuelles demandent, dans ces plages de fonctionnement, un volume tampon minimal de 150L, soit un volume 500 fois supérieur.
L’invention est adaptée aux installations produisant moins de 10kg/j d’hydrogène. Mais elle peut également s’appliquer pour des installations de plus grande capacité.
La tige de commande 10 est de préférence associée à un ou plusieurs organes de guidage en translation de la tige de commande 10 (non représentés ici) et par exemple associée à un ou plusieurs paliers de guidage et/ou une ou plusieurs bagues de guidage.
Cela permet de faciliter le coulissement de la soupape 9 entre les deux positions précitées.
Par ailleurs, le clapet anti-retour 6 comprend un premier ressort 12 agencé à l’extérieur de la tige de commande 10. Le premier ressort 12 s’étend ainsi de manière à entourer la tige de commande 10 en s’étendant longitudinalement selon le premier axe X. Le premier ressort 12 est agencé de sorte que sa première extrémité soit liée à la soupape 9 et sa deuxième extrémité au corps 20 et/ou à la conduite 8.
Typiquement la première extrémité du premier ressort 12 repose sur la face de la soupape 9 à laquelle est déjà fixée la tige de commande 10. Typiquement la première extrémité du premier ressort 12 est fixée à ladite face de la soupape 9 à laquelle est déjà fixée la tige de commande 10.
Le premier ressort 12 est agencé pour contraindre la soupape 9 dans sa position de fermeture. Ainsi, la position d’équilibre de la soupape 9 est celle de fermeture. Seule la circulation du gaz d’inertage peut ainsi s’opposer temporairement à l’action exercée par le premier ressort 12 sur la soupape 9 de manière à la déplacer de sa position de fermeture à sa position d’ouverture.
On note que le premier ressort 12 a une influence sur le différentiel de pression appliqué au clapet anti-retour 6 entrainant l’ouverture de la soupape 9 (i.e. son passage de la position d’ouverture à la position de fermeture) et/ou a une influence sur l’écoulement du gaz traversant le clapet anti-retour 6 et donc des oscillations de la soupape 9. On peut ainsi choisir le premier ressort 12 notamment pour définir à quel différentiel de pression exercée sur la soupape 9 celle-ci doit s’ouvrir.
Par ailleurs, la tige de commande 10 comporte au moins une portion creuse. Typiquement la tige de commande 10 comporte au moins un tronçon creux.
De préférence, la tige de commande 10 n’est pas creuse sur toute sa longueur (considérée selon le premier axe X).
On comprend donc que la tige de commande comprend une portion pleine 22. Typiquement la portion pleine 22 est conformée sous la forme d’un tronçon plein.
Ladite portion pleine 22 est conformée de sorte que de préférence ladite portion pleine 22 présente une longueur (considérée selon le premier axe X) qui est significativement supérieure à l’épaisseur (toujours selon le premier axe X) d’au moins la face d’extrémité de la soupape 9 venant en appui contre le siège 11.Par exemple, la tige de commande 10 est pleine au moins au niveau de sa première extrémité 14 d’attache à la soupape 9 et est creuse au moins au niveau de sa deuxième extrémité 15 opposée à celle d’attache à la soupape 9.
La tige de commande 10 présente ainsi un logement 13 débouchant à une deuxième extrémité axiale 16 (selon le premier axe X) au niveau la deuxième extrémité 15 de la tige de commande 10 et borgne à sa première extrémité 17 axiale opposée à sa deuxième extrémité axiale 16.
Le clapet anti-retour 6 comporte par ailleurs une masselotte 18 agencée dans le logement 13 et de préférence entièrement agencé dans le logement 13. La masselotte 18 est donc invisible depuis l’extérieur de la tige de commande 10. La masselotte 18 est par exemple conformée en un bloc, tel qu’un bloc en matière métallique.
Le clapet anti-retour 6 comporte par ailleurs un deuxième ressort 19 qui est également agencé dans le logement 13 et de préférence entièrement agencé dans le logement 13. Le deuxième ressort 19 est donc invisible depuis l’extérieur de la tige de commande 10. Le deuxième ressort 19 est ici agencé de sorte à être solidaire de la masselotte 18 à une première extrémité et à être solidaire de la tige de commande 10 à une deuxième extrémité. Le deuxième ressort 19 s’étend donc également lui-même longitudinalement selon le premier axe X.
On comprend donc que le premier ressort 12 et le deuxième ressort 19 s’étendent coaxialement entre eux et à la tige de commande 10 et au premier axe X.
Plus précisément ici, le deuxième ressort 19 est fixé à sa première extrémité à la portion pleine 22 de la tige de commande 10 et à sa deuxième extrémité à la masselotte 18. Typiquement le deuxième ressort 19 est solidaire à sa première extrémité à une face de la portion pleine 22 ayant pour normale le premier axe X.
La masselotte 18 est optionnellement agencée dans le clapet anti-retour 6 plus éloigné de la soupape 9 que le deuxième ressort 19.
Dans la description qui va suivre, on se réfèrera à une orientation fonction des axes Longitudinaux, Verticaux et Transversaux tels qu’ils sont définis arbitrairement par le trièdre L, V, T représenté sur les figures 1 à 8.
Les figures 1 et 2 représentent respectivement un corps de chauffe 2 d’un radiateur électrique et un corps de chauffe 2 dudit radiateur électrique. Le radiateur électrique est configuré pour être installé dans une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation d’un véhicule automobile, de manière à chauffer un flux d’air circulant dans cette installation. À cet effet, le radiateur électrique, et plus particulièrement le corps de chauffe 2, présente une première face ajourée 11 et une deuxième ajourée 12, opposée à la première face ajourée 11, configurées pour laisser passer un flux d’air selon une direction verticale perpendiculaire aux plans dans lesquels s’étendent respectivement ces faces ajourées.
Le radiateur électrique comprend au moins le corps de chauffe 2 et un boîtier de commande électronique, ici non représenté, contenant l’ensemble des composants électroniques qui permettent à la fois de contrôler le fonctionnement et d’alimenter électriquement les éléments aptes à dégager de la chaleur au sein du radiateur électrique pour céder les calories correspondantes au flux d’air passant. Le corps de chauffe est raccordé à l’une de ses extrémités longitudinales, ici la première extrémité longitudinale 13, au boîtier de commande électronique.
Le corps de chauffe comporte une pluralité d’éléments chauffants, qui sont ici logés et maintenus en position dans un cadre de réception 3 de sorte à se trouver en travers du flux d’air passant à travers la première face ajourée 11 et la deuxième face ajourée 12. Le cadre de réception 3 s’étend, à l’instar du corps de chauffe, selon une direction d’allongement principal longitudinale, c'est-à-dire une direction sensiblement parallèle à l’axe L et perpendiculaire à la direction verticale précédemment évoquée. Il est à noter que la première face ajourée 11 du radiateur électrique s’étend dans un premier plan, parallèle à la direction d’allongement principal longitudinale du radiateur électrique, au niveau d’une première extrémité verticale 101 du radiateur électrique. La deuxième face ajourée 12 s’étend dans un deuxième plan, parallèle au premier plan, au niveau d’une deuxième extrémité verticale 102 du radiateur électrique.
Le cadre de réception 3 comprend un moyen de connexion 4 destiné à être relié au boîtier de commande électronique. Dans le mode de réalisation représenté, le moyen de connexion 4 forme un passage par lequel des éléments de connectiques, tels que des câbles d’alimentation électrique, peuvent connecter les éléments chauffants présents au sein du corps de chauffe 2 au boîtier de commande électronique.
Le corps de chauffe 2 du radiateur électrique comprend une pluralité d’organes chauffants 5 agencés les uns à côtés des autres de sorte à délimiter entre eux un espace de circulation 21 d’un flux d’air à chauffer. Dans l’exemple illustré, et tel que cela est particulièrement visible sur la , chaque organe chauffant 5 est disposé à distance d’au moins un organe chauffant 5 voisin, un flux d’air pouvant circuler entre ces deux organes chauffants 5, depuis la première face ajourée 11 vers la deuxième face ajourée 12, pour être chauffé.
Ces organes chauffants 5 s’étendent, à l’instar du corps de chauffe 2 et du radiateur électrique, selon une direction d’allongement principal longitudinale, c'est-à-dire selon une direction sensiblement parallèle à l’axe L, et parallèlement les uns par rapport aux autres. Entre chaque organe chauffant 5 s’étend un espace de circulation 21 du flux d’air qui, dans le mode de réalisation représenté, est partiellement rempli par des éléments radiants 22.
Les éléments radiants 22 sont formés par une tôle ondulée s’étendant principalement selon la direction longitudinale L, c'est-à-dire selon l’axe L, sensiblement parallèlement aux organes chauffants 5. Lors du fonctionnement du radiateur électrique, les organes chauffants 5 génèrent des calories qui sont transmises par conduction et/ou convection aux éléments radiants 22. Lorsque le flux d’air traverse l’espace de circulation 21, un échange de calories s’opère entre la paroi métallique, formant les éléments radiants 22, et le flux d’air de telle sorte que les calories de la paroi métallique sont échangées avec le flux d’air. Il convient de noter que la forme des éléments radiants 22 permet d’augmenter la surface d’échange entre la paroi métallique et le flux d’air. Bien entendu, les éléments radiants 22 peuvent prendre d’autres formes dès lors que ces formes permettent d’augmenter la surface d’échange entre la paroi métallique et le flux d’air et donc d’augmenter la nombre de calories aptes à être transmises au flux d’air.
Chaque organe chauffant 5 comprend selon l’invention au moins un élément chauffant logé dans un tube 6. Chaque élément chauffant comporte une pluralité d’éléments résistifs enserrés entre deux électrodes séparées des parois du tube par deux couches isolantes électriquement. Le tube 6 peut notamment être déformé une fois le ou les éléments chauffants insérés dans le tube pour s’assurer que les composants des éléments chauffants soient bien en contact les uns des autres, enserrés entre les parois du tube, afin de permettre une bonne transmission du courant électrique vers des éléments résistifs et une bonne transmission de la chaleur depuis ces éléments résistifs vers les parois du tube. Au moins une électrode d’un élément chauffant est prolongée longitudinalement, c'est-à-dire selon une direction sensiblement parallèle à l’axe L, par au moins un organe de raccordement électrique 51, qui dépasse longitudinalement du tube, pour relier ladite électrode au boîtier de commande électronique afin d’alimenter électriquement l’élément chauffant associé. Plus particulièrement, chaque organe chauffant 5 peut comprendre deux éléments chauffants disposés tête bêche dans le même tube, avec des organes de raccordement électrique qui font saillie de chacune des extrémités longitudinales du tube.
L’organe de raccordement électrique 51 prolongeant longitudinalement un élément chauffant se présente sous la forme d’une languette prolongeant localement l’électrode correspondante selon la direction d’allongement principal longitudinale de l’organe chauffant 5.
Il convient de noter que, dans le mode de réalisation représenté, un organe de raccordement électrique 51 est formé par un prolongement local d’une électrode mais que l’organe de raccordement pourrait, sans sortir du cadre de l’invention, être un élément distinct de l’électrode. Ainsi, à titre d’exemple non limitatif, l’organe de raccordement électrique 51 pourrait être un fil d’alimentation électrique connecté directement à l’électrode, un connecteur électrique ou encore une cosse de raccordement électrique.
Tel qu’il a été évoqué précédemment, le corps de chauffe 2 s’étend selon une direction d’allongement principal longitudinale et plus particulièrement entre une première extrémité longitudinale 13 et une deuxième extrémité longitudinale 14. A au moins une de ces extrémités longitudinales 13, 14, le corps de chauffe comporte une zone de raccordement électrique dans laquelle s’étendent au moins une partie des organes de raccordement électrique 51 précédemment évoqués. Dans l’exemple plus particulièrement illustré, le corps de chauffe comprend au niveau de sa première extrémité longitudinale 13 une première zone de raccordement électrique 15 s’étendant d’une extrémité transversale à l’autre du radiateur électrique, c’est-à-dire selon une direction transversale perpendiculaire à la direction d’allongement principal longitudinale du corps de chauffe et à la direction verticale de propagation du flux d’air. Au niveau de l’extrémité longitudinale opposée à la première extrémité longitudinale 13, c'est-à-dire au niveau de la deuxième extrémité longitudinale 14, le radiateur électrique comprend une deuxième zone de raccordement électrique 16 s’étendant, à l’instar de la première zone de raccordement électrique 15, d’une extrémité transversale à l’autre du radiateur électrique. On comprend que dans l’exemple plus particulièrement, au moins une partie des organes de raccordement électrique 51 s’étend dans la première zone de raccordement électrique 15 et qu’au moins une partie des organes de raccordement électrique 51 s’étend dans la deuxième zone de raccordement électrique 16, notamment parce que chaque organe chauffant comporte deux groupes d’éléments résistifs qui peuvent être alimentés distinctement d’un groupe à l’autre, un premier groupe étant raccordé via la première zone de raccordement électrique et un deuxième groupe étant raccordé via la deuxième zone de raccordement électrique.
Au moins une zone de raccordement électrique est configurée pour être ouverte du côté d’une des faces ajourées du corps de chauffe, et pour être recouverte, une fois les organes chauffants installés et un moyen d’étanchéité disposé dans cette zone de raccordement, par un élément de couverture rapporté qui est disposé du côté de cette face ajourée pour rendre étanche la zone de raccordement électrique. Ainsi, selon l’invention, un élément de couverture rapporté, qui participe à rendre étanche une zone de raccordement électrique associée, est plaqué contre un support du corps de chauffe, ici le cadre de réception, en étant disposé dans un plan perpendiculaire à la direction verticale de propagation du flux d’air à travers le corps de chauffe. Par « élément de couverture rapporté », on comprend que ces derniers sont des éléments distincts du cadre de réception, solidarisés sur celui-ci après que les organes chauffants du corps de chauffe 2 aient été logés dans le cadre de réception 3 pour former le corps de chauffe 2.
Dans l’exemple illustré, la première zone de raccordement électrique 15 est recouverte par un premier élément de couverture rapporté 7 et la deuxième zone de raccordement 16 est recouverte par un deuxième élément de couverture rapporté 8, chacun des premier et deuxième éléments de couverture rapportés 7, 8 étant disposé du côté d’une même face ajourée, ici la première face ajourée 11, du corps de chauffe.
Les éléments de couverture rapportés 7, 8 sont solidarisés au support du corps de chauffe, ici le cadre de réception 3, par un procédé de soudure laser. Un tel procédé de soudure laser permet de fixer les éléments de couverture avec précision pour permettre de fermer hermétiquement les première et deuxième zones de raccordement électrique 15, 16 au niveau de ladite soudure. Il est particulièrement intéressant que les éléments de couverture rapportés 7, 8 soient disposés sur une même face du corps de chauffe dans ce contexte d’un procédé de fixation par soudure laser puisque cela permet d’éviter de devoir manipuler le corps de chauffe pour l’orienter dans différents plans successifs en regard du poste de soudure.
illustre schématiquement, dans une vue en perspective du côté avant, une partie d’un exemple de réalisation d’un bloc optique selon l’invention,
illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan longitudinal et vertical au niveau du premier dispositif de réglage de position secondaire, une partie du bloc optique de la ,
illustre schématiquement, dans une vue en perspective du côté arrière, un ensemble optique du bloc optique de la , avant son installation dans le boîtier,
illustre schématiquement, dans une vue de face du côté arrière, le bloc optique de la , avant qu’il ne reçoive la membrane de ventilation au niveau de son second trou traversant, et
illustre schématiquement, dans une vue de face du côté arrière, le bloc optique de la , après réception de la membrane de ventilation au niveau de son second trou traversant.
Description détaillée de l’invention L’invention a notamment pour but de proposer un bloc optique BO, destiné à équiper un système, et comprenant un boîtier BB logeant un ensemble optique EO à réglage de position accessible de l’extérieur avant la réception d’une membrane de ventilation MV.
On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le bloc optique BO est destiné à faire partie d’un système constituant un véhicule de type automobile, comme par exemple une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de système. En effet, le bloc optique BO peut être un équipement pouvant être rapporté et utilisé dans de nombreux systèmes ou pouvant faire partie d’un autre équipement faisant lui-même partie d’un système. Ainsi, le bloc optique BO peut faire partie de n’importe quel système, et notamment d’un véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien), d’une installation (éventuellement industrielle), d’un appareil (éventuellement grand public), ou d’un bâtiment.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le bloc optique BO constitue un phare (ou projecteur) avant. Mais il pourrait constituer un feu avant d’un véhicule, par exemple.
Dans ce qui précède et ce qui suit la notion « d’avant » est définie par rapport au lieu où sortent les photons participant à une fonction photométrique, et la notion « d’arrière » est définie par rapport au lieu qui est opposé à celui où sortent les photons participant à une fonction photométrique. Par conséquent, la face avant d’un élément est orientée vers l’extérieur, tandis que la face arrière de cet élément est orientée vers l’intérieur et opposée à la face avant.
On a schématiquement illustré au moins partiellement sur les figures 1 et 2, un exemple de réalisation d’un bloc optique BO selon l’invention, ici destiné à équiper une partie avant d’un véhicule pour constituer un phare (ou projecteur) avant.