FR2527845A1 - Isolant thermique, en particulier pour batterie d'accumulateurs - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ISOLANT THERMIQUE, EN PARTICULIER POUR UNE BATTERIE D'ACCUMULATEURS OU REGNE UNE TEMPERATURE D'ENVIRON 350C. L'ISOLANT COMPREND UN BOITIER 2 A DOUBLES PAROIS ENTRE LESQUELLES 2A ET 2B EST PREVUE UNE CHAMBRE 6 QUI A AU MOINS UN ECRAN 7 DISPOSE PERPENDICULAIREMENT AU GRADIENT DE TEMPERATURE ET FREINANT LE FLUX THERMIQUE ENTRE LES DEUX PAROIS 2A ET 2B. SELON L'INVENTION, L'ECRAN 7 EST CONSTITUE COMME UN COUSSIN CALORIFUGE QUI EST EVACUE ET QUI EST REMPLI COMPLETEMENT PAR AU MOINS UNE MATIERE ISOLANTE. APPLICATION AUX BATTERIES D'ACCUMULATEURS UTILISEES PAR EXEMPLE DANS LES VOITURES ELECTRIQUES.

Description

L'invention concerne un isolant thermique comportant un boîtier à doubles

parois entre lesquelles on prévoit une chambre qui présente au moins un écran disposé perpendiculairement au gradient de température et freinant l'écoulement thermique entre les deux parois. De tels isolants thermiques sont utilisés dans

la technique énergétique, en particulier avec des dispo-

sitifs o on doit éviter des pertes de chaleur On utilise des isolants thermiques entre autres avec des batteries d'accumulateurs pour hautes températures basées sur un

métal alcalin et un chalcogène Les batteries d'accumu-

lateurs sont entourées d'un isolant thermique pour empêcher

le refroidissement surtout pendant les pauses de fonction-

nement de la batterie d' accumulateurs pour hautes tempé-

ratures afin que même après la pause, une température d'environ 3500 C règne dans les cellules, ce qui est une condition indispensable pour le fonctionnement optimal

de celles-ci.

On connaît de par le document DE-OS 30 83 142 un isolant thermique ayant un bottier à doubles parois entre lesquelles on prévoit une chambre évacuée qui est

remplie complètement d'au moins une matière isolante.

A titre de matière isolante, on utilise alors deux opaci-

fiants optiques infrarouges, en particulier la magnétite et l'oxyde de titane L'inconvénient est que lors d'un

endommagement de la paroi externe du boîtier, en parti-

culier si celle-ci est rompue, l'efficacité de l'isole-

ment thermique est entièrement perdue Si l'on utilise l'isolant thermique avec une batterie d'accumulateurs, qui sert de source d'énergie électrique à un véhicule électrique, il n'est pas exclus que lors d'un accident, l'isolant soit endommagé Ceci provoque la suppression instantanée de l'isolement thermique, et de ce fait, également la perte d'efficacité de la batterie, car la température de travail de 350 'C ne peut plus être maintenue,

en particulier pendant les pauses de repos.

Le problème qui est à la base de la présente invention, est donc de produire un isolant thermique avec lequel on peut maintenir à l'intérieur l'économie

thermique de la façon désirée même lors d'un endommage-

ment partiel.

Le problème de la présente invention est résolu en ce que l'écran est conformé comme un coussin calorifuge. Selon la présente invention, on dispose plusieurs coussins calorifuges dans l'espace se trouvant entre les deux parois du bottier De préférence, on dispose et en particulier on enroule autour de la paroi interne

du bo S:ier au moins 4 à 15 couches de ce coussin calori-

fuge La gaine de chaque coussin est fabriquée à partir d'aluminium ou d'un acier résistant à la chaleur De préférence, on soude ou on brase l'une à l'autre deux feuilles des matières mentionnées ci-dessus, de façon étanche au vide Chaque coussin calorifuge est entièrement évacué et est rempli d'au moins une matière isolante On peut utiliser à cet effet deux opacifiants optiques infrarouges pulvérulents mélangés l'un à l'autre Sont particulièrement appropriés à cet effet l'oxyde de titane et l'oxyde de fer (magnétite) La dimension des particules de l'oxyde de titane devrait être au plus de 0,01 gm et la dimension de particules de l'oxyde de fer ne

devrait pas dépasser 0,2 gm.

A la place de ces deux opacifiants optiques infrarouges, on peut utiliser à titre de matière isolante également du papier de verre ou du papier en fibres de céramique qui est placé en plusieurs couches à l'intérieur du coussin De préférence, on dispose une coucie in e 2 e l Iaire en tissu en soie de verre entre deux coucihes respectives consécutives de papier de verre

ou de papier en fibre céramique.

L'isolant thermique selon la présente invention présente une structure étonnamment simple qui permet de le fabriquer en grandes séries de manière à avoir un isolant très léger Le calorifugeage a lieu par le coussin seul de sorte que le boîtier de l'isolant n'a

pas à être conformé de façon étanche au gaz La fabrica-

ticn du coussin peut également être faite simplement car la gaine externe du coussin est formée par deux feuilles entre lesquelles est disposée la matière isolante et qui peuvent être soudées l'une à l'autre au moyen de procédés connus L'évacuation du coussin est égalerment possible de façon simple avec des dispositifs appartenant déjà à l'état de la technique S'il y a un endoixaqcment partiel du boîtier formant l'isolant, l'effet calorifuge n'est pas perdu Le nombre des coussins calorifuges disposés autour de la paroi interne du boîtier est choisi suffisamment grand pour qu'on garantisse un isolement approprié de la zone interne même lorsque quelques

coussins disposés plus à l'extérieur sont endommagés.

D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention ressortiront de la description détaillée

qui va suivre d'une forme de réalisation de la présente invention qui est faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un isolant thermique pour une batterie d'accumulateurs, pour haute température; la figure 2 est une vue en coupe d'un coussin calorifuge; la figure 3 est une autre vue en coupe d'un autre coussin calorifuge; la figure 4 montre la fabrication d'un coussin calorifuge; et

la figure 5 est une vue d'une conduite tubu-

laire qui est entourée d'un isolant selon la présente invention. La figure 1 montre l'isolant thlermique 1 qui est limité par un boîtier à doubles parois 2 Le boitier est de forme carrée Il présente une chambre interne 3 qui est appropriée par exemple pour accueillir des cellules d'accumulateurs élechrochi'iiues, 3 I La ?aroi externe et la paroi 2 A et 2 B sont fabrinuées à partir d'un acier résistant à la chaleur Leur épaisseur est choisie pas trop grande pour des raisons de rids Elle est de 0,2 à 1 mm et de préeé-rence 0,4 à 0,7 ln La paroi externe et la paroi interne 2 A et 2 B sont disposées à une distance prédéterminée l'une de l'autre pour former entre elles la chambre 6 L'amplitude de la distance entre la paroi externe et la paroi interne 2 A et 2 B dépend de la largeur désirée de cette chambre 6 A l'intérieur de celle-ci, on dispose des coussins calorifuges 7 Comme on peut le voir à la lumière de la figure 1, les coussins sont disposeas en rond autour de la paroi interne de batlier 2 E De pree-érence, on dispose, et en particulier on enroule, autour de la paroi interne de boîtier 2 B,

entre 4 à 15 couches de tels coussins calorifuges.

La figure 2 est une vue en coupe d'un tel coussin calorifuge 7 La gaine externe 8 du coussin 7 est formée de préférence par deux feuilles en aluminium 8 A et 8 B. A la place de ces feuilles, on peut utiliser également deas feuilles en acier résistant à la chaleur ou en acier sp Fcial Le procédé de fabrication de ces coussins 7 est expliqué en détail ci-après Le coussin calorifuge 7 est introduit de telle manière dans la chambre 6 que

les deux feuilles 8 A et 8 B soient disposées perpendicu-

lairement au gradient de température Les deux feuilles

ont une épaisseur d'environ 0,05 à 0,2 mm, et de préfé-

rence 0,1 à 0,2 mm En outre, les deux feuilles ont les mé,es dimensions L'épaisseur totale de chaque coussin 7 y compris celle des deux feuilles 8 A et 8 B est de 0,2 à 0,6 r 5 m Entre les deux feuilles, on place la matière isolante 9 Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 2, la mat Thre isolante est formée par deux opacifiants 10 et 11 optiques infrarouges mélangés l'un a l'autre et pulvérulents -Il s'agit pour l'opacifiant de m r ite u e qui a des cristaux en forme d'aigu Lllc Ces cr staux sont placés de préférence pour qu'ils s'étendent perpendiculairement au gradient de température A titre de second opacifiant, on utilise

l'o d de tit:ne Les deux opacifiants optiques infra-

rouges peuvent dtre contenus dans le coussin calorifuge avec un rapport de mélange de 1:1 Additionnellement, le coussin 7 est évacue de telle manière que dans son tst 78 es espace interne, il existe au maximum une pression de gaz restant de 100 à 1000 Pa Pour garantir l'évacuation du coussin sur une longue période, il peut contenir additionnellement une matière de getter (non représentée ici). La figure 3 montre un autre coussin calorifuge 7 qui est limité également par deux feuilles métalliques

8 A et 8 B Les deux feuilles présentent également l'épais-

seur mentionnée ci-dessus et ont la même grandeur Dans leurs zones marginales o elles se touchent, elles sont soudées l'une à l'autre Entre les deux feuilles 8 A et 8 B, on dispose à nouveau la matière isolante 9 Dans l'exemple de réalisation montré ici, la matière isolante 9 est formée par des papiers de verre ou des papiers en fibre de céramique 12 Plusieurs papiers de cette sorte sont disposés en parallèle l'un sur l'autre à une distance prédéterminée et parallèlement aux feuilles 8 A et 8 B Pour obtenir un isolement optimal, on ne doit former aucun contact ponctuel ou de surface entre deux papiers 12 consécutifs Pour garantir ceci, on dispose au moins une

couche intermédiaire 13 entre deux papiers consécutifs 12.

Elle est formée dans l'exemple de réalisation montrée

ici par une couche de tissu en soie de verre 13.

La fabrication d'un tel coussin 7 est représentée

à la figure 4 à titre d'illustration Pour la fabrica-

tion du coussin thermique 7, on utilise deux feuilles 8 A et 8 B en aluminium ou en acier spécial, en particulier un acier résistant à la chaleur Les deux feuilles ont

la même grandeur De préférence, elles sont quadrangu-

laires et en particulier rectangulaires Entre les deux feuilles 8 A et 8 B, on place la matière isolante 9 La grandeur des feuilles 8 A et 8 B est choisie pour que la

matière isolante 9 soit bien recouverte La matière iso-

lante 9 peut être constituée à partir des matières décrites ci-dessus ou une autre matière appropriée Les deux feuilles 8 A et 8 B sont reliées l'une à l'autre de façon durable dans leurs zones marginales o elles se touchent le long de la ligne interrompue 15 De préférence, les deux couches sont reliées l'une à l'autre

de façon étanche au vide par une soudure à la molette.

Entre les deux feuilles 8 A et 8 B, on soude en outre étroi-

tement un tube 16 Dans ce tube, il y a un deuxième tube 17 qui va jusqu'à la matière isolante 9 (non représentée ici) On enfile sur les deux tubes 16 et 17 un flexible en caoutchouc 18 qui repose tant sur le tube 16 que sur le tube 17 de façon fixe On raccorde sur le flexible 18 une pompe à vide (non représentée ici) Après la liaison mutuelle solide des deux feuilles, on évacue la chambre qui se trouve entre elles Pendant ce processus, le coussin calorifuge 7 est maintenu à une température qui est à peu près celle de la température de travail de la batterie d' accizulateurs électrochimiques 3 I ou bien d'un autre dispositif placé à l'intérieur de la chambre 6 de l'isolant thermique 1 Lorsqu'on atteint le vide recherché entre les feuilles, le tube interne 17 est tiré vers l'extérieur de manière que son orifice interne se trouve dans un seul plan avec l'orifice interne de l'autre tube 16 Ensuite, les deux feuilles 8 A et 8 B sont

reliées l'une à l'autre de façon étanche au vide égale-

ment dans la zone qui était traversée jusqu'alors par le tube 17 La zone interne du coussin calorifuge 7 est

ainsi fermée de manière étanche au gaz vers l'extérieur.

Les tubes 16 et 17 et le flexible 18 qui repose jusqu'alors sur les deux tubes 16 et 17 sont Maintenant séparés du coussin calorlfuge Le processus de fabrication est alors termind. L 1 figure 5 montre une autre forme de réalisation de l'isol- t thermique 1 Il es L disposé autour d'un système de conduite tubulaire 20 à l'intérieur duquel des fluides cixculants chauds, comme par exemple des gaz sont transportés La figure 5 ne montre qu'une section limrite de ce système de conduite tubulaire 20 L'isolant thermique présen Le également ici à nouveau une chambre 6

qui est limitée par une paroi interne et une paroi externe.

La chambre 6 est délimi Lée par deux tubes 21 et 22 qui ont des diamètres différents Le tube 21 ayant le plus petit diamètre est disposé en particulier concentriquement à l'intérieur du tube 22 De ce fait, on produit un espace intermédiaire régulierentre les deux tubes 21 et 22,qui sert de chambre 6 pour l'isolant thermique 1 A l'intérieur de la chambre 6, on dispose à nouveau une multiplicité de coussins calorifuge 7 De préférence, les coussins 7 sont enroulés autour du tube

interne 21 en plusieurs couches, ce qui fait que celui-

ci est entouré d'une multiplicité de coussins 7 Ces coussins sont conformés comme décrit ci-dessus La matière isolante 9 qui se trouve à l'intérieur de ces coussins 7

peut être par exemple constituée également de deux opa-

cifiants optiques infrarouges ou bien en papier de verre

ou en papier de fibre de céramique.

La présente invention n'est pas limitée seulement aux exemples de réalisation représentés aux figures 1

et 5, et elle couvre au contraire tous les isolants ther-

miques qui présentent un boîtier à doubles parois entre

lesquelles sont disposés des coussins calorifuges.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 Isolant thermique comportant un boîtier à parois doubles ( 2) entre lesquelles ( 2 A et 2 B) on prévoit

une chambre ( 6) qui présente au moins un écran ( 7) dis-

posé perpendiculairement au gradient de température et freinant l'écoulement thermique entre les deux parois ( 2 A et 2 B), caractérisé en ce que l'écran ( 7) est conformé

comme un coussin calorifuge.

2 Isolant thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coussin calorifuge ( 7) est évacué et est rempli complètement d'au moins une matière

isolante ( 9).

3 Isolant thermique selon la revendication 1 ou la revendication 2; caractérisé en ce que plusieurs

coussins calorifuges ( 7) sont disposés dans la chambre ( 6).

4 Isolant thermique selon l'une des revendica-

tions 1 à 3, caractérisé en ce que les coussins calori-

fuges ( 7) sont disposés en rond autour de la paroi interne

de boîtier ( 2 B) en au moins quatre à quinze couches.

5 Isolant thermique selon l'une quelconque

des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la gaine

( 8) du coussin ( 7) est fabriquée à partir d'aluminium

ou à partir d'un acier résistant à la chaleur.

6 Isolant thermique selon l'une quelconque

des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la gaine

( 8) du coussin ( 7) est formée par deux feuilles ( 8 A et 8 B) qui sont soudées ou blasées l'une à l'autre en étant

étanches au vide.

7 Isolant thermique selon l'une quelconque

des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le coussin

calorifuge ( 7) est rempli de deux opacifiants ( 10 et 11)

optiques infrarouges en tant que matière isolante ( 9).

8 Isolant thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le coussin calorigure ( 7) est rempli de mnagnétite (Fe 203) et d'oxyde de titane en

tant quc r matière isolante ( 9).

9 Isolant thermique selon l'une quelconque

des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans le

coussin calorifuge ( 7) est disposé du papier de verre ou du papier en fibres de céramique ( 12) en tant que

matière isolante ( 9).