EP3449199A1 - Dispositif d'isolation pour systeme thermique - Google Patents

Dispositif d'isolation pour systeme thermique

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Publication number
EP3449199A1
EP3449199A1 EP17722114.0A EP17722114A EP3449199A1 EP 3449199 A1 EP3449199 A1 EP 3449199A1 EP 17722114 A EP17722114 A EP 17722114A EP 3449199 A1 EP3449199 A1 EP 3449199A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
isolation device
fluid
thermal
channel
shutter member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17722114.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Julien Tissot
Patrick Boisselle
Kamel Azzouz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3449199A1 publication Critical patent/EP3449199A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/04—Check valves with guided rigid valve members shaped as balls
    • F16K15/044—Check valves with guided rigid valve members shaped as balls spring-loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/06—Check valves with guided rigid valve members with guided stems
    • F16K15/063—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/16—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2270/00—Thermal insulation; Thermal decoupling

Definitions

  • the invention relates to an insulation device, in particular for a thermal system, such as a thermal storage device or a heat exchanger of a motor vehicle.
  • thermal storage device any device comprising dedicated elements, for example made of phase-change material, which are capable of storing or destocking calories, such as a thermal storage battery or a heat exchanger. heat comprising phase change materials.
  • a storage thermal battery operates using a fluid, such as a heat transfer fluid, adapted to flow between an input and a battery output. During its circulation, thermal energy initially stored in the battery is transferred to the fluid. The fluid thus heated can circulate thereafter inside the heating radiator of a vehicle, which transfers the heat of the fluid to the interior of the passenger compartment.
  • a fluid such as a heat transfer fluid
  • This type of battery can also be used to preheat a liquid, such as engine oil or automatic transmission oil, and before the cold start of the motor vehicle.
  • a liquid such as engine oil or automatic transmission oil
  • a heat exchanger works with the help of a fluid adapted to flow between an inlet and an outlet of the exchanger.
  • the fluid circulating in the exchanger can transfer heat to another external element, such as a flow of air, through an exchange surface.
  • Such a heat exchanger is for example used as an evaporator or as a condenser for a thermodynamic loop of the motor vehicle.
  • the fluid contained in the exchanger can continue to transmit a maximum of heat through the exchange surface.
  • thermosiphon or by thermal conduction at the inlet and / or outlet pipe of the exchanger
  • the object of the invention is to overcome these disadvantages.
  • the invention aims at providing an economical and reliable device for limiting the heat loss of a thermal system, in particular a thermal storage device or a heat exchanger of a motor vehicle, at its level. fluid inlet and outlet.
  • the subject of the invention is a thermal insulation device for a thermal storage device or a heat exchanger, the isolation device comprising a channel and a shutter element, the shutter element being suitable, in a closed position, to close the channel and, in an open position, to allow a fluid to flow in the channel.
  • the isolation device once placed at an inlet and / or outlet opening of a thermal storage system, isolates the fluid included in the system from the fluid located outside the system. This reduces the heat loss via the fluid by conduction or thermosiphon.
  • the shutter element is thermally insulating.
  • the isolation device comprises a rod, the shutter element being fixed to the rod.
  • the isolation device comprises a guide, the rod being slidably mounted in the guide between the closed position and the open position.
  • the isolation device comprises a return element adapted to urge the shutter element towards the closed position (that is to say that the return element exerts a restoring force on the shutter element so as to bring it back to the closed position).
  • the return element makes it possible to ensure good sealing, in particular thermal, of the isolation device when there is no circulation of fluid in the channel.
  • the channel is closed in the closed position regardless of the orientation of the isolation device.
  • the return element is a spring, for example helical.
  • the coil spring is arranged around the rod.
  • the arrangement of the spring around the rod makes it possible to minimize the space occupied by the spring, and thus to minimize the pressure drop during the circulation of fluid in the channel.
  • the shutter element has a trapezoidal shape or a circular shape according to a passing section plane. by a flow direction of the fluid in the channel.
  • the trapezoidal or circular shape of the shutter element makes it possible to obtain a satisfactory fluid passage in the channel when the rod is in the open position.
  • the passage of fluid between the opening of the channel and the shutter member in the open position is adapted to minimize the pressure drop during the fluid circulation.
  • the shutter element comprises an envelope surrounding a cavity.
  • the envelope is preferably made of a weakly thermally conductive material, for example a plastic material, to prevent any loss of heat at the shutter member of the isolation device.
  • the cavity is empty or filled with a gas.
  • the presence of gas in the cavity also limits the heat loss by conduction at the shutter member, so as to isolate the fluid on each side of the shutter member in the closed position.
  • the shutter element is disposed at a fluid inlet opening in the channel.
  • the shutter member is moved inwardly of the channel in the open position, which limits the space occupied by the isolation device.
  • the shutter element is disposed at an outlet opening of the fluid in the channel.
  • the shutter element and the opening have a shape adapted so that the shutter element is in surface contact with the opening in the closed position.
  • Surface contact between the opening of the channel and the shutter element is preferable to a single point contact that may facilitate thermal leakage at the opening.
  • the return element is disposed between the guide and the shutter member, the biasing element being biased in compression when the shutter member is in an open position.
  • the return element is disposed between a fixing element fixed to the rod and the guide, the biasing element being biased in compression when the shutter element is in an open position.
  • the invention also relates to an assembly comprising a thermal system and at least one isolation device according to the invention, wherein the isolation device is disposed at an inlet and / or a fluid outlet of the system. thermal.
  • said thermal system is a thermal storage battery or a heat exchanger.
  • the thermal system is surrounded by an insulating wall, the isolation device being integrated in the insulating wall.
  • the thermal system is surrounded by an insulating wall, the insulating device extending between the insulating wall and the outside of the thermal system.
  • FIG. 1 illustrates a perspective view of a motor vehicle storage thermal battery comprising insulating devices according to the invention respectively at the input and at the output of the battery;
  • FIG. 2 illustrates a side view of an isolation device of FIG. 1;
  • FIGS. 3A and 3B illustrate sectional views of the isolation device along a sectional plane P of FIG. 2 according to a first embodiment
  • FIG. 4 illustrates a perspective view of the isolation device of Figure 3A, wherein the first and second parts of the isolation device are shown in section along the sectional plane P of Figure 2;
  • FIGS. 5A and 5B illustrate sectional views of the isolation device along section plane P of FIG. 2 according to a second embodiment
  • FIG. 6 illustrates a perspective view of the isolation device of FIG. 5A, in which the first and second parts of the isolation device are shown in section along the section plane P of FIG. 2;
  • FIGS. 7A and 7B illustrate schematic side views of a battery comprising an isolation device disposed respectively in the battery isolating wall and at the boundary of the insulation wall with the outside.
  • the subject of the invention is a thermal insulation device 1, in particular for a thermal system 2 such as a thermal battery or a heat exchanger of a motor vehicle.
  • the isolation device 1 comprises a channel 3.
  • the isolation device 1 consists of a first piece 17 and a second piece 18 to form the channel 3.
  • the first piece 17 and the second piece 18 have a shape complementary to each other so as to be assembled by screwing, welding or by any other means.
  • the use of two pieces to form the isolation device 1 facilitates the mounting of elements in the channel 3, such as a guide and a rod as will be described below.
  • the channel 3 of the isolation device 1 can be made in one piece, or even more than two pieces.
  • the channel 3 extends through the insulating device 1 between a first opening 4 and a second opening 5.
  • the channel 3 preferably has a cylindrical shape and is delimited by an inner wall 6 of the isolation device 1.
  • the channel 3 advantageously extends rectilinearly in a flow direction D between the first and second openings 4, 5.
  • the channel 3 is adapted to allow the circulation of a fluid through the isolation device 1.
  • the channel 3 may have a constant section in a plane perpendicular to the flow direction D between the first and second openings 4, 5.
  • the section of the channel 3 in a plane perpendicular to the flow direction D may be variable in order to limit the pressure drop during the circulation of the fluid in the isolation device 1.
  • the isolation device 1 comprises a rod 7.
  • the rod 7 is disposed at the center of the channel 3 in the direction of flow D.
  • the rod 7 is further slidably mounted in a guide 8.
  • the guide 8 comprises a cylindrical portion 21 in which the rod 7 is slidably mounted.
  • the guide 8 also comprises ribs 9 and an annular wall 22.
  • Each of the ribs 9 thus extends between the center of the channel 3 and the annular wall 22.
  • the annular wall 22 of the guide 8 is held so that fixed against the inner wall 6 of the channel 3.
  • the annular wall 22 and the ribs 9 serve to maintain the cylindrical portion 21 of the guide 8 without blocking the flow of fluid in the channel 3.
  • An end 7a of the rod 7 comprises a shutter element 10, such as a valve, adapted to alternatively open or close the first opening 4 of the channel 3.
  • the shutter element 10 is a thermally insulating element.
  • the shutter member 10 comprises an insulating material.
  • the shutter member 10 is further preferably made of an insulating material.
  • the shutter element 10 comprises a casing 11.
  • the envelope 1 1 of the shutter element 10 is advantageously in a material with low thermal conductivity or a material which is a heat insulator in order to limit the loss by heat conduction at the shutter element 10.
  • the envelope 1 is for example a plastic material.
  • the shutter element 10 also comprises a cavity 12.
  • the envelope 1 1 of the shutter element 10 surrounds the cavity 12.
  • the interior of the cavity 12 may also comprise a low-conductive material, air or a gas, especially an inert gas.
  • the cavity 12 is empty of any material or any gas.
  • the shutter element 10 may have a shape of revolution around the direction of flow D. As illustrated in FIGS. 3A, 3B, 5A and 5B, the shutter element 10 has for example a triangular, trapezoidal or circular shape according to a plane of section P passing through the direction The shutter element 10 may also have any other shape.
  • the first opening 4 further has a shape complementary to that of the shutter member 10.
  • the first opening 4 may in particular have an outwardly or inwardly flared shape of the insulating device 1 as illustrated respectively in the figures. 3B and 5B.
  • the shape of the shutter member 10 and the first opening 4 are advantageously adapted to limit the pressure drop during the passage of the fluid through the channel 3.
  • the isolation device 1 also comprises a return element 13.
  • the return element 13 is adapted to urge the shutter element 10 towards a closed position, of rest. In the closed position, the shutter element 10 closes the first opening 4 of the isolation device 1, so that a fluid can not flow through the first opening 4.
  • the shutter element 10 and the first opening 4 are advantageously in surface contact with each other in the closed position.
  • the shutter element 10 can also be in an open position in which the shutter element 10 does not close the first opening 4 of the isolation device 1, so that a fluid can flow through the channel 3 More specifically, the fluid flows in the open position through the first opening 4 around the shutter element 10.
  • the return element 13 is advantageously arranged around the rod 7. According to the embodiments illustrated in the figures, the return element 13 is a helical spring disposed around the rod 7. The return element 13 is in particularly arranged in the channel 3 so as to minimize the pressure drop during the flow of the fluid in the isolation device 1. The coefficient of stiffness of the return element 13 is also chosen to limit the pressure drop during the flow of the fluid in the isolation device 1.
  • the isolation device 1 is more particularly intended to be disposed at a fluid inlet line 23 of a thermal system 2. However, it may also be envisaged to use the isolation device 1 described by the first embodiment at a fluid outlet line 24 of a thermal system 2.
  • the fluid can flow in the isolation device 1 in a direction of circulation 19 illustrated in Figure 3B. More particularly, the fluid flows in the channel 3 from the second opening 5 to the first opening 4 of the isolation device 1. The first opening 4 and the second opening 5 of the isolation device 1 then respectively constitute an outlet opening and a fluid inlet opening in the isolation device 1.
  • the guide 8 is located in the vicinity of the first opening 4.
  • the return element 13 is disposed between a fixing member 14 and the guide 8.
  • the fixing member 14 is more particularly fixed at the rod 7, in particular at the end 7b of the rod 7 opposite the end 7a comprising the shutter element 10.
  • the rod 7 and the shutter member 10 In the absence of fluid circulation in the isolation device 1, the rod 7 and the shutter member 10 is in the closed position (more particularly visible in Figure 1A). In this closed position, the shutter member 10 seals the first opening 4 of the insulating device 1.
  • the fluid When the fluid is put in circulation, the fluid exerts a force on the shutter element 10 in the direction of circulation 19, so that the shutter element 10 is displaced towards the outside of the isolation device 1 in the position opened.
  • the isolation device 1 allows a flow of fluid through the first opening 4.
  • the return element 13 is stressed in compression between the fixing member 14 and the guide 8 during the fluid circulation. When the flow of fluid ceases, the return element 13 urges the rod 7 and the shutter element 10 in the closed position, so as to isolate the fluid which is on either side of the first opening 4.
  • the isolation device 1 is more particularly intended to be disposed at a fluid outlet line 24 of a thermal system 2. It can also be envisaged to use the isolation device 1 described by the second embodiment at a fluid inlet pipe 23 of a thermal system 2.
  • the fluid can flow in the isolation device 1 in a direction of circulation 20 illustrated in Figure 5B. More particularly, the fluid flows from the first opening 4 to the second opening 5 of the isolation device 1. The first opening 4 and the second opening 5 of the isolation device then respectively constitute an inlet opening and an outlet opening of the fluid in the isolation device 1.
  • the return element 13 is arranged between the guide 8 and the shutter element 10.
  • the rod 7 and the shutter member 10 In the absence of fluid circulation in the isolation device 1, the rod 7 and the shutter member 10 is in the closed position. In this closed position, the shutter element 10 closes the first opening 4 of the isolation device 1.
  • the fluid exerts from the outside a force on the shutter member 10, so that the shutter member 10 is moved in the direction of circulation 20 in the open position.
  • the shutter element 10 is more particularly moved towards the interior of the insulation device 1.
  • the isolation device 1 allows a flow of fluid through the first opening 4.
  • the return element 13 is stressed in compression between the shutter element 10 and the guide 8 during the fluid circulation. When the flow of fluid ceases, the return element 13 urges the rod 7 and the shutter element 10 in the closed position, so as to isolate the fluid which is on either side of the first opening 4.
  • Assembly comprising a thermal system and an isolation device
  • the isolation device 1 is preferably a connector, in particular intended to be disposed at an inlet pipe 23 or an outlet pipe 24 of a thermal storage system 2.
  • the invention thus relates to an assembly 15 comprising a thermal system 2 and at least one isolation device 1.
  • insulating devices 1 can be arranged both at the inlet 23 and at the outlet 24 of the thermal system 2.
  • the thermal system 2 is a thermal storage device, in particular a thermal battery of a motor vehicle.
  • the storage thermal battery 2 is surrounded by an insulating wall 16, in particular a thermal one.
  • the insulation wall 16 is for example a foam, an airgel, a fibrous material such as glass wool, or vacuum.
  • the insulating device 1 is disposed in the insulating wall 16 of the storage thermal battery 2. More precisely, the insulating wall 16 completely surrounds the insulating device 1.
  • the insulating device 1 extends on either side of the insulation wall 16. More Specifically, the isolation device 1 is located at the boundary between the insulation wall 16 and the outside of the thermal storage system 2.
  • the thermal system 2 is a motor vehicle heat exchanger.
  • the invention is not limited to a particular use, and the insulation device 1 according to the invention can also be used to isolate other thermal systems for which it is necessary to limit the heat loss at fluid inlet / outlet level.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'isolation thermique (1) pour un système thermique de stockage (2) ou un échangeur de chaleur, le dispositif d'isolation (1) comprenant un canal (3) et un élément obturateur (10), l'élément obturateur (10) étant apte, dans une position fermée, à obturer le canal (3) et, dans une position ouverte, à permettre à un fluide de circuler dans le canal (3).

Description

DISPOSITIF D'ISOLATION POUR SYSTEME THERMIQUE
L'invention a pour objet un dispositif d'isolation, en particulier pour un système thermique, tel qu'un dispositif thermique de stockage ou un échangeur de chaleur de véhicule automobile.
On notera qu'on entend par dispositif thermique de stockage tout dispositif comprenant des éléments dédiés, par exemple réalisés en matériau à changement de phase, qui sont aptes à stocker ou déstocker des calories, tel qu'une batterie thermique de stockage ou un échangeur de chaleur comprenant des matériaux à changement de phase.
Une batterie thermique de stockage fonctionne à l'aide d'un fluide, tel qu'un fluide caloporteur, adapté pour circuler entre une entrée et une sortie de la batterie. Lors de sa circulation, de l'énergie thermique initialement stockée dans la batterie est transférée au fluide. Le fluide ainsi réchauffé peut circuler par la suite à l'intérieur du radiateur de chauffage d'un véhicule, ce qui permet de transférer la chaleur du fluide à l'intérieur de l'habitacle.
Ce type de batterie peut également servir à préchauffer un liquide, tel que l'huile du moteur ou l'huile de la boîte de vitesse automatique, et ce avant le démarrage à froid du véhicule automobile.
Afin de limiter les pertes thermiques et conserver l'énergie sous forme de chaleur dans la batterie, il est connu d'utiliser une paroi d'isolation entourant la batterie.
Toutefois, une telle paroi d'isolation ne permet pas de limiter les pertes de chaleur via le fluide par thermosiphon ou par conduction thermique au niveau de la conduite d'entrée et/ou de sortie de la batterie.
De la même façon, un échangeur de chaleur fonctionne à l'aide d'un fluide adapté pour circuler entre une entrée et une sortie de l'échangeur. Le fluide en circulant dans l'échangeur peut transférer de la chaleur à un autre élément extérieur, tel qu'un flux d'air, à travers une surface d'échange.
Un tel échangeur thermique est par exemple utilisé en tant qu'évaporateur ou en tant que condenseur pour une boucle thermodynamique du véhicule automobile.
Lors de l'arrêt de la circulation du fluide, il est préférable que le fluide contenu dans l'échangeur puisse continuer à transmettre un maximum de chaleur à travers la surface d'échange.
Il est alors nécessaire de limiter les pertes de chaleur via le fluide par thermosiphon ou par conduction thermique au niveau de la conduite d'entrée et/ou de sortie de l'échangeur,
Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients.
En particulier, l'invention vise à proposer un dispositif économique et fiable afin de limiter la perte de chaleur d'un système thermique, notamment d'un dispositif thermique de stockage ou d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile, au niveau de ses entrée et sortie de fluide.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'isolation thermique pour un dispositif thermique de stockage ou un échangeur de chaleur, le dispositif d'isolation comprenant un canal et un élément obturateur, l'élément obturateur étant apte, dans une position fermée, à obturer le canal et, dans une position ouverte, à permettre à un fluide de circuler dans le canal.
Le dispositif d'isolation, une fois placé au niveau d'une ouverture d'entrée et/ou de sortie d'un système thermique de stockage, isole le fluide compris dans le système du fluide situé à l'extérieur du système. Cela permet de réduire la perte de chaleur via le fluide par conduction ou thermosiphon.
Des expériences réalisées sur une batterie thermique de stockage montrent que l'utilisation de tels dispositifs d'isolation à l'entrée et à la sortie de la batterie permet de réduire d'environ 80% les pertes thermiques, et d'allonger ainsi de 40% le temps de stockage de chaleur dans la batterie.
Selon une caractéristique, l'élément obturateur est thermiquement isolant.
Selon une autre caractéristique, le dispositif d'isolation comprend une tige, l'élément obturateur étant fixé à la tige.
Selon une autre caractéristique, le dispositif d'isolation comprend un guide, la tige étant montée coulissante dans le guide entre la position fermée et la position ouverte.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'isolation comprend un élément de rappel adapté pour solliciter l'élément obturateur vers la position fermée (c'est-à-dire que l'élément de rappel exerce une force de rappel sur l'élément obturateur de manière à ramener celui-ci en position fermée).
L'élément de rappel permet d'assurer une bonne étanchéité, notamment thermique, du dispositif d'isolation lors de l'absence de circulation de fluide dans le canal. En outre, du fait de la présence de l'élément de rappel, le canal est obturé dans la position fermée quel que soit l'orientation du dispositif d'isolation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de rappel est un ressort, par exemple hélicoïdal.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le ressort hélicoïdal est disposé autour de la tige.
La disposition du ressort autour de la tige permet de minimiser l'espace occupé par le ressort, et donc de minimiser la perte de charge lors de la circulation de fluide dans le canal.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément obturateur a une forme trapézoïdale ou une forme circulaire selon un plan de section passant par une direction d'écoulement du fluide dans le canal.
La forme trapézoïdale ou circulaire de l'élément obturateur permet d'obtenir un passage de fluide satisfaisant dans le canal lorsque la tige est dans la position ouverte. Le passage de fluide entre l'ouverture du canal et l'élément obturateur en position ouverte est adapté pour minimiser la perte de charge lors de la circulation de fluide.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément obturateur comprend une enveloppe entourant une cavité.
L'enveloppe est de préférence en un matériau faiblement conducteur thermiquement, par exemple un matériau plastique, pour éviter toute perte de chaleur au niveau de l'élément obturateur du dispositif d'isolation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la cavité est vide ou remplie par un gaz.
La présence de gaz dans la cavité permet également de limiter la perte thermique par conduction au niveau de l'élément obturateur, de sorte à isoler le fluide qui se trouve de chaque côté de l'élément obturateur dans la position fermée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément obturateur est disposé au niveau d'une ouverture d'entrée du fluide dans le canal.
Selon cette réalisation, l'élément obturateur est déplacé vers l'intérieur du canal en position ouverte, ce qui permet de limiter l'espace occupé par le dispositif d'isolation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément obturateur est disposé au niveau d'une ouverture de sortie du fluide dans le canal.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément obturateur et l'ouverture ont une forme adaptée de sorte que l'élément obturateur soit en contact surfacique avec l'ouverture dans la position fermée.
Un contact surfacique entre l'ouverture du canal et l'élément obturateur est préférable à un contact uniquement ponctuel qui risque de faciliter les fuites thermiques au niveau de l'ouverture.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de rappel est disposé entre le guide et l'élément obturateur, l'élément de rappel étant sollicité en compression lorsque l'élément obturateur est dans une position ouverte.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de rappel est disposé entre un élément de fixation fixé à la tige et le guide, l'élément de rappel étant sollicité en compression lorsque l'élément obturateur est dans une position ouverte.
L'invention concerne également un ensemble comprenant un système thermique et au moins un dispositif d'isolation selon l'invention, dans lequel le dispositif d'isolation est disposé au niveau d'une entrée et/ou d'une sortie de fluide du système thermique.
Selon une caractéristique, ledit système thermique est une batterie thermique de stockage ou un échangeur de chaleur.
Selon une autre caractéristique, le système thermique est entouré d'une paroi d'isolation, le dispositif d'isolation étant intégré dans la paroi d'isolation.
Selon une autre caractéristique, le système thermique est entouré d'une paroi d'isolation, le dispositif d'isolation s'étendant entre la paroi d'isolation et l'extérieur du système thermique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre une vue en perspective d'une batterie thermique de stockage de véhicule automobile comprenant des dispositifs d'isolation selon l'invention respectivement au niveau de l'entrée et de la sortie de la batterie ; - la figure 2 illustre une vue de côté d'un dispositif d'isolation de la figure 1 ;
- les figures 3A et 3B illustrent des vues en coupe du dispositif d'isolation suivant un plan de section P de la figure 2 selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 4 illustre une vue en perspective du dispositif d'isolation de la figure 3A, dans lequel les première et seconde pièces du dispositif d'isolation sont représentées en coupe suivant le plan de section P de la figure 2 ;
- les figures 5A et 5B illustrent des vues en coupe du dispositif d'isolation suivant le plan de section P de la figure 2 selon un second mode de réalisation ;
- la figure 6 illustre une vue en perspective du dispositif d'isolation de la figure 5A, dans lequel les première et seconde pièces du dispositif d'isolation sont représentées en coupe suivant le plan de section P de la figure 2 ; et
- les figures 7A et 7B illustrent des vues schématiques de côté d'une batterie comprenant un dispositif d'isolation disposé respectivement dans la paroi d'isolation de la batterie et à la frontière de la paroi d'isolation avec l'extérieur.
Dispositif d'isolation
Comme illustrée sur la figure 1 , l'invention a pour objet un dispositif d'isolation thermique 1 , en particulier pour un système thermique 2 tel qu'une batterie thermique ou un échangeur de chaleur de véhicule automobile.
Le dispositif d'isolation 1 comprend un canal 3.
Selon les modes de réalisations représentés sur les figures, et en particulier illustrés sur la figure 2, le dispositif d'isolation 1 est constitué d'une première pièce 17 et une seconde pièce 18 pour former le canal 3.
La première pièce 17 et la seconde pièce 18 présentent une forme complémentaire l'une de l'autre de sorte à être assemblées par vissage, par soudage ou par tout autre moyen. L'utilisation de deux pièces pour former le dispositif d'isolation 1 permet de faciliter le montage d'éléments dans le canal 3, tel qu'un guide et une tige comme cela sera décrit ci-après.
Toutefois en variante, le canal 3 du dispositif d'isolation 1 peut être réalisé en une seule pièce, ou encore comprendre plus de deux pièces.
Le canal 3 s'étend à travers le dispositif d'isolation 1 entre une première ouverture 4 et une seconde ouverture 5.
Le canal 3 a de préférence une forme cylindrique et est délimité par une paroi intérieure 6 du dispositif d'isolation 1 . Le canal 3 s'étend avantageusement de façon rectiligne selon une direction d'écoulement D entre les première et seconde ouvertures 4, 5. Le canal 3 est adapté pour permettre la circulation d'un fluide à travers le dispositif d'isolation 1 .
Le canal 3 peut avoir une section constante selon un plan perpendiculaire à la direction d'écoulement D entre les premières et secondes ouvertures 4, 5. En variante, la section du canal 3 dans un plan perpendiculaire à la direction d'écoulement D peut être variable afin de limiter la perte de charge lors de la circulation du fluide dans le dispositif d'isolation 1 .
Le dispositif d'isolation 1 comprend une tige 7. La tige 7 est disposée au centre du canal 3 selon la direction d'écoulement D.
La tige 7 est en outre montée coulissante dans un guide 8.
Comme illustré sur les figures 4 et 6, le guide 8 comprend une partie cylindrique 21 dans laquelle la tige 7 est montée coulissante.
Le guide 8 comprend également des nervures 9 et une paroi annulaire 22. Les nervures 9, avantageusement réparties à 120° autour de la direction d'écoulement D, relient la partie cylindrique 21 à la paroi annulaire 22 du guide 8. Chacune des nervures 9 s'étend ainsi entre le centre du canal 3 et la paroi annulaire 22. La paroi annulaire 22 du guide 8 est maintenue de façon fixe contre la paroi intérieure 6 du canal 3. La paroi annulaire 22 et les nervures 9 permettent de maintenir la partie cylindrique 21 du guide 8 sans pour autant bloquer la circulation de fluide dans le canal 3.
Une extrémité 7a de la tige 7 comprend un élément obturateur 10, tel qu'un clapet, adapté pour alternativement ouvrir ou obturer la première ouverture 4 du canal 3.
L'élément obturateur 10 est un élément thermiquement isolant.
Selon une réalisation, l'élément obturateur 10 comprend un matériau isolant. L'élément obturateur 10 est en outre de préférence réalisé en un matériau isolant.
Comme illustré sur les figures 3A, 3B, 5A et 5B, l'élément obturateur 10 comprend une enveloppe 1 1 .
L'enveloppe 1 1 de l'élément obturateur 10 est avantageusement dans un matériau peu conducteur thermiquement ou un matériau qui est un isolant thermiquement afin de limiter la perte par conduction de chaleur au niveau de l'élément obturateur 10. L'enveloppe 1 1 est par exemple en une matière plastique.
L'élément obturateur 10 comprend également une cavité 12. L'enveloppe 1 1 de l'élément obturateur 10 entoure la cavité 12. L'intérieur de la cavité 12 peut également comprendre un matériau peu conducteur, de l'air ou un gaz, notamment un gaz inerte. Selon une autre alternative, la cavité 12 est vide de tout matériau ou de tout gaz.
L'élément obturateur 10 peut avoir une forme de révolution autour la direction d'écoulement D. Comme illustré sur les figures 3A, 3B, 5A et 5B, l'élément obturateur 10 a par exemple une forme triangulaire, trapézoïdale ou circulaire selon un plan de section P passant par la direction d'écoulement D. L'élément obturateur 10 peut également avoir toute autre forme.
La première ouverture 4 a en outre une forme complémentaire de celle de l'élément obturateur 10. La première ouverture 4 peut notamment avoir une forme évasée vers l'extérieur ou vers l'intérieur du dispositif d'isolation 1 comme illustrée respectivement sur les figures 3B et 5B. La forme de l'élément obturateur 10 et de la première ouverture 4 sont avantageusement adaptées pour limiter la perte de charge lors du passage du fluide par le canal 3.
Le dispositif d'isolation 1 comprend également un élément de rappel 13.
L'élément de rappel 13 est adapté pour solliciter l'élément obturateur 10 vers une position fermée, de repos. Dans la position fermée, l'élément obturateur 10 obture la première ouverture 4 du dispositif d'isolation 1 , de sorte qu'un fluide ne peut pas circuler par la première ouverture 4. L'élément obturateur 10 et la première ouverture 4 sont avantageusement en contact surfacique l'un avec l'autre en position fermée.
L'élément obturateur 10 peut également se trouver dans une position ouverte dans laquelle l'élément obturateur 10 n'obture pas la première ouverture 4 du dispositif d'isolation 1 , de sorte qu'un fluide peut s'écouler à travers le canal 3. Plus précisément, le fluide circule dans la position ouverte par la première ouverture 4 autour de l'élément obturateur 10.
L'élément de rappel 13 est avantageusement disposé autour de la tige 7. Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, l'élément de rappel 13 est un ressort hélicoïdal disposé autour de la tige 7. L'élément de rappel 13 est en particulier disposé dans le canal 3 de façon à minimiser la perte de charge lors de l'écoulement du fluide dans le dispositif d'isolation 1 . Le coefficient de raideur de l'élément de rappel 13 est également choisi pour limiter la perte de charge lors de l'écoulement du fluide dans le dispositif d'isolation 1 . Premier mode de réalisation
Dans un premier mode de réalisation illustré par les figures 3A, 3B et 4, le dispositif d'isolation 1 est plus particulièrement destiné à être disposé au niveau d'une conduite d'entrée 23 de fluide d'un système thermique 2. Cependant, il peut également être envisagé d'utiliser le dispositif d'isolation 1 décrit par le premier mode de réalisation au niveau d'une conduite de sortie 24 de fluide d'un système thermique 2.
Selon ce premier mode de réalisation, le fluide peut circuler dans le dispositif d'isolation 1 selon un sens de circulation 19 illustré sur la figure 3B. Plus particulièrement, le fluide circule dans le canal 3 depuis la seconde ouverture 5 vers la première ouverture 4 du dispositif d'isolation 1 . La première ouverture 4 et la seconde ouverture 5 du dispositif d'isolation 1 constituent alors respectivement une ouverture de sortie et une ouverture d'entrée du fluide dans le dispositif d'isolation 1 .
Selon ce premier mode de réalisation, le guide 8 est situé au voisinage de la première ouverture 4. L'élément de rappel 13 est disposé entre un organe de fixation 14, et le guide 8. L'organe de fixation 14 est plus particulièrement fixé à la tige 7, notamment à l'extrémité 7b de la tige 7 opposée à l'extrémité 7a comprenant l'élément obturateur 10.
En l'absence de circulation de fluide dans le dispositif d'isolation 1 , la tige 7 et l'élément obturateur 10 se trouve dans la position fermée (plus particulièrement visible à I a figure 3A). Dans cette position fermée, l'élément obturateur 10 obture de façon étanche la première ouverture 4 du dispositif d'isolation 1 .
Lors de la mise en circulation du fluide, le fluide exerce un effort sur l'élément obturateur 10 dans le sens de circulation 19, de sorte que l'élément obturateur 10 est déplacé vers l'extérieur du dispositif d'isolation 1 dans la position ouverte. Le dispositif d'isolation 1 permet une circulation de fluide par la première ouverture 4. L'élément de rappel 13 se trouve sollicité en compression entre l'organe de fixation 14 et le guide 8 lors de la circulation de fluide. Lorsque la circulation de fluide cesse, l'élément de rappel 13 sollicite la tige 7 et l'élément obturateur 10 dans la position fermée, de sorte à isoler le fluide qui se trouve de part et d'autre de la première ouverture 4.
Second mode de réalisation
Dans un second mode de réalisation illustré par les figures 5A, 5B et 6, le dispositif d'isolation 1 est plus particulièrement destiné à être disposé au niveau d'une conduite de sortie 24 de fluide d'un système thermique 2. Cependant, il peut également être envisagé d'utiliser le dispositif d'isolation 1 décrit par le second mode de réalisation au niveau d'une conduite d'entrée 23 de fluide d'un système thermique 2.
Selon ce premier mode de réalisation, le fluide peut circuler dans le dispositif d'isolation 1 selon un sens de circulation 20 illustré sur la figure 5B. Plus particulièrement, le fluide circule depuis la première ouverture 4 vers la seconde ouverture 5 du dispositif d'isolation 1 . La première ouverture 4 et la seconde ouverture 5 du dispositif d'isolation constituent alors respectivement une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie du fluide dans le dispositif d'isolation 1 .
Selon ce premier mode de réalisation, l'élément de rappel 13 est disposé entre le guide 8 et l'élément obturateur 10.
En l'absence de circulation de fluide dans le dispositif d'isolation 1 , la tige 7 et l'élément obturateur 10 se trouve dans la position fermée. Dans cette position fermée, l'élément obturateur 10 obture la première ouverture 4 du dispositif d'isolation 1 .
Lors de la mise en circulation du fluide, le fluide exerce depuis l'extérieur un effort sur l'élément obturateur 10, de sorte que l'élément obturateur 10 est déplacé dans le sens de circulation 20 dans la position ouverte. L'élément obturateur 10 est plus particulièrement déplacé vers l'intérieur du dispositif d'isolation 1 . Le dispositif d'isolation 1 permet une circulation de fluide par la première ouverture 4.
L'élément de rappel 13 se trouve sollicité en compression entre l'élément obturateur 10 et le guide 8 lors de la circulation de fluide. Lorsque la circulation de fluide cesse, l'élément de rappel 13 sollicite la tige 7 et l'élément obturateur 10 dans la position fermée, de sorte à isoler le fluide qui se trouve de part et d'autre de la première ouverture 4.
Ensemble comprenant un système thermique et un dispositif d'isolation
Le dispositif d'isolation 1 est de préférence un connecteur, en particulier destiné à être disposé au niveau d'une conduite d'entrée 23 ou d'une conduite de sortie 24 d'un système thermique de stockage 2.
L'invention concerne ainsi un ensemble 15 comprenant un système thermique 2 et au moins un dispositif d'isolation 1 .
Comme illustré sur la figure 1 , des dispositifs d'isolation 1 selon l'invention peuvent être disposés à la fois à l'entrée 23 et à la sortie 24 du système thermique 2.
Selon une réalisation, le système thermique 2 est un dispositif thermique de stockage, en particulier une batterie thermique de véhicule automobile.
Comme illustré sur les figures 7A et 7B, la batterie thermique de stockage 2 est entourée d'une paroi d'isolation 16, notamment thermique. La paroi d'isolation 16 est par exemple une mousse, un aérogel, un matériau fibreux tel que de la laine de verre, ou du vide.
Selon une réalisation illustrée sur la figure 7A, le dispositif d'isolation 1 est disposé dans la paroi d'isolation 16 de la batterie thermique de stockage 2. Plus précisément, la paroi d'isolation 16 entoure entièrement le dispositif d'isolation 1 .
Selon une autre réalisation illustrée sur la figure 7B, le dispositif d'isolation 1 s'étend de part et d'autre de la paroi d'isolation 16. Plus précisément, le dispositif d'isolation 1 est situé à la frontière entre la paroi d'isolation 16 et l'extérieur du système thermique de stockage 2.
Selon une autre réalisation, le système thermique 2 est un échangeur de chaleur de véhicule automobile. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à une utilisation particulière, et le dispositif d'isolation 1 selon l'invention peut également être utilisé pour isoler d'autres systèmes thermiques pour lesquels il est nécessaire de limiter la perte de chaleur au niveau des entrée/sortie de fluide.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif d'isolation thermique (1 ) pour un dispositif thermique de stockage (2) ou un échangeur de chaleur, le dispositif d'isolation (1 ) comprenant un canal (3) et un élément obturateur (10), l'élément obturateur (10) étant apte, dans une position fermée, à obturer le canal (3) et, dans une position ouverte, à permettre à un fluide de circuler dans le canal (3).
2. Dispositif d'isolation (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel l'élément obturateur (10) est thermiquement isolant.
3. Dispositif d'isolation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une tige (7), l'élément obturateur (10) étant fixé à la tige (7).
4. Dispositif d'isolation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un guide (8), la tige (7) étant montée coulissante dans le guide (8) entre la position fermée et la position ouverte.
5. Dispositif d'isolation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un élément de rappel (13) adapté pour solliciter l'élément obturateur (10) vers la position fermée.
6. Dispositif d'isolation (1 ) selon la revendication 5, dans lequel l'élément de rappel (13) est un ressort.
7. Dispositif d'isolation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément obturateur (10) a une forme trapézoïdale ou une forme circulaire selon un plan de section (P) passant par une direction d'écoulement (D) du fluide dans le canal (3).
8. Dispositif d'isolation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément obturateur (10) comprend une enveloppe (1 1 ) entourant une cavité (12).
9. Dispositif d'isolation (1 ) selon la revendication 8, dans lequel la cavité (12) est vide ou remplie par un gaz.
10. Dispositif d'isolation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément obturateur (10) est disposé au niveau d'une ouverture (4) d'entrée et/ou de sortie du fluide du canal (3).
1 1 . Dispositif d'isolation (1 ) selon la revendication 10, dans lequel l'élément obturateur (10) et l'ouverture (4) ont une forme adaptée l'un avec l'autre de sorte que l'élément obturateur (10) soit en contact surfacique avec l'ouverture (4) dans la position fermée.
12. Ensemble (15) comprenant un système thermique (2) et au moins un dispositif d'isolation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d'isolation (1 ) est disposé au niveau d'une entrée (23) et/ou d'une sortie (24) de fluide dudit système thermique (2).
13. Ensemble (15) selon la revendication 12, dans lequel le système thermique (2) est une batterie thermique de stockage ou un échangeur de chaleur.
14. Ensemble (15) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel le système thermique (2) est entouré d'une paroi d'isolation (16), le dispositif d'isolation (1 ) étant intégré dans la paroi d'isolation (16).
15. Ensemble (15) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel le système thermique (2) est entouré d'une paroi d'isolation (16), le dispositif d'isolation (1 ) s'étendant entre la paroi d'isolation (16) et l'extérieur du système thermique (2).
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