FR2986575A1

FR2986575A1 - Dispositif de chauffage d'au moins un composant d'un vehicule

Info

Publication number: FR2986575A1
Application number: FR1251014A
Authority: FR
Inventors: Damien Alfano; Pauline Lartigue; Thierry Cheng
Original assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Current assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-08-09
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: FR2986575B1; WO2013114046A1; CN104169569A; US20150000624A1; KR20140123981A; EP2809945A1; US9528489B2; JP2015509164A

Abstract

Dispositif de chauffage d'au moins un composant (7) d'un véhicule, comprenant : - un réacteur (3) dans lequel un réactif susceptible de provoquer une réaction exothermique avec un fluide de réaction est disposé, - un circuit (5) d'alimentation en fluide de réaction du réacteur (3), - un circuit (8) d'échange de chaleur entre le réacteur (3) et le composant (7) du véhicule, et - un circuit (9) de régénération du réactif, le circuit (8) d'échange de chaleur et le circuit (9) de régénération du réactif étant distincts et comprenant chacun une portion s'étendant dans le réacteur (3).

Description

Dispositif de chauffage d'au moins un composant d'un véhicule La présente invention concerne le chauffage d'au moins un composant d'un véhicule. L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, au chauffage d'un moteur thermique lors de son démarrage, par exemple un moteur à combustion interne.

Chauffer le moteur thermique lorsqu'il démarre peut permettre de réduire la consommation en essence et/ou les émissions de polluants. Cette chaleur peut également, dans des conditions de grand froid, être transmise à l'habitacle pour améliorer le confort des utilisateurs du véhicule. Des solutions existant pour chauffer un moteur thermique lors du démarrage d'un véhicule sont par exemple : l'utilisation d'une bougie de pré-chauffage, l'encapsulation du moteur, l'enrichissement du mélange air/carburant pour obtenir plus rapidement un meilleur rendement du moteur, l'emploi d'éléments de chauffage externes fixés sur le bas du bloc moteur, l'utilisation d'un thermoplongeur plongeant dans l'huile du bloc moteur. Ces différentes solutions ne sont pas réellement satisfaisantes en termes de consommation et/ou de coût et/ou de durée de vie et/ou d'efficacité du transfert de chaleur au moteur thermique. On connaît par ailleurs des réactifs, tel que la zéolite, susceptibles de réagir de façon fortement exothermique avec un fluide de réaction et d'être régénérés ultérieurement. Un exemple de dispositif permettant d'utiliser ces réactifs pour le chauffage de composants d'un moteur thermique est divulgué dans la demande EP 1 391 238. Selon ce dispositif, le transfert de la chaleur dégagée par la réaction exothermique et la régénération du réactif sont effectués à l'aide d'un même circuit véhiculant le liquide de refroidissement du moteur. Or, un tel fluide n'est pas adapté à supporter de hautes températures et sa pression est trop importante, de sorte que ce dispositif présente des inconvénients en termes de complexité et de coût. Il existe en outre des risques importants de dégrader le liquide de refroidissement. Il existe un besoin pour permettre d'utiliser de tels réactifs pour chauffer des composants de véhicule, et en particulier leur moteur thermique. L'invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un dispositif de chauffage d'au moins un composant d'un véhicule, comprenant : un réacteur dans lequel un réactif susceptible de provoquer une réaction exothermique avec un fluide de réaction est disposé, - un circuit d'alimentation en fluide de réaction du réacteur, - un circuit d'échange de chaleur entre le réacteur et le composant du véhicule, et un circuit de régénération du réactif, le circuit d'échange de chaleur et le circuit de régénération étant distincts et comprenant chacun une portion s'étendant dans le réacteur. Le réacteur peut ainsi être qualifié de réacteur « trois fluides », recevant trois fluides ayant chacun une fonction distincte, à savoir : le fluide de réaction réagissant avec le réactif, le fluide d'échange circulant entre le réacteur et le composant à chauffer pour transférer la chaleur dégagée par la réaction, et - le fluide de régénération régénérant le réactif et, le cas échéant, le fluide de réaction. Les trois circuits ci-dessus peuvent être distinct, c'est-à-dire ne pas présenter de portions en commun. Chacun de ces circuits peut ainsi être dédié à la ou les fonctions qu'il a à remplir. Le dispositif fournit une architecture adaptée au dégagement de chaleur par le réactif, au transfert de cette chaleur au composant à chauffer et à la régénération du réactif. Le réactif peut être la zéolite et le fluide de réaction peut être de l'eau. Au sens de la présente invention, « eau » désigne aussi bien de l'eau pure qu'un mélange d'eau et d'un ou plusieurs autres composants en proportions moindres. Un exemple d'un tel mélange est l'eau glycolée. La réaction d'adsorption de l'eau par la zéolite anhydre est fortement exothermique, la zéolite ayant notamment une capacité massique de stockage de 300 kWh pour 1 kg de zéolite. La zéolite peut se présenter sous la forme de billes empilées dans le réacteur. La zéolite peut être anhydre avant la réaction avec le fluide de réaction. Le circuit de régénération du réactif peut former une partie de la ligne d'échappement du moteur. Dans ce cas, le fluide de régénération parcourant le circuit de régénération est constitué par les gaz d'échappement. Le circuit de régénération peut comprendre en parallèle de la portion s'étendant dans le réacteur une portion contournant le réacteur. Le circuit d'alimentation en fluide de réaction peut comprendre un condenseur et une conduite reliant le réacteur au condenseur. Le circuit d'alimentation en fluide de réaction peut encore comprendre un réservoir apte à stocker le fluide de réaction. Ce réservoir peut être disposé en altitude vis-à-vis du réacteur de manière à ce que le fluide de réaction présent dans le réservoir sous forme liquide puisse s'écouler par gravité dans le réacteur pour provoquer son adsorption par le réactif Le condenseur peut être disposé en altitude vis-à-vis du réservoir de manière à ce que le fluide de réaction sous forme liquide dans le condenseur puisse d'écouler par gravité dans le réservoir. La partie du circuit d'alimentation en fluide de réaction entre le réservoir et le réacteur peut être parcourue par le fluide à l'état liquide lorsque l'on veut provoquer la réaction exothermique d'adsorption et la partie du circuit d'alimentation en fluide de réaction comprenant le condenseur et la conduite peut être parcourue par le fluide lorsque celui-ci est désorbé du réactif pendant la régénération de ce dernier. Le fluide peut alors parcourir la conduite à l'état gazeux, se condenser dans le condenseur et gagner ensuite le réservoir, notamment par gravité. Un tel circuit permet de régénérer à la fois le réactif et le fluide de réaction, de sorte que ces derniers seront aptes à réagir de nouveau ensemble lorsqu'il sera ultérieurement nécessaire de chauffer le composant.

En outre, la chaleur produite par la condensation du fluide dans le condenseur peut être réutilisée, par exemple pour chauffer l'habitacle du véhicule. La conduite empruntée par le fluide de réaction à l'état gazeux entre le réacteur et le condenseur peut s'étendre en altitude depuis le réacteur et être disposée à proximité d'une source de chaleur. On réduit ainsi les risques que le fluide désorbé de la zéolite et empruntant cette conduite se condense et retombe par gravité dans le réacteur avant d'être parvenu au condenseur. Le réactif peut être reçu dans un compartiment du réacteur. Le réservoir peut contenir un volume de fluide de réaction, notamment d'eau, correspondant à 20% de la masse totale à l'état anhydre de la zéolite dans le compartiment.

Ce volume du réservoir peut être suffisamment important pour garantir une réaction exothermique satisfaisante pour chauffer le composant. Le condenseur peut être dimensionné pour permettre une régénération rapide de la zéolite, par exemple en moins de vingt minutes. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le circuit d'échange de chaleur peut être parcouru par un seul fluide d'échange. Ce fluide d'échange prélève alors de la chaleur dans le réacteur lorsque la réaction exothermique s'y déroule et la transfère au composant. Lorsque le composant à chauffer est le moteur thermique du véhicule, le fluide d'échange peut être le fluide de refroidissement du moteur.

Dans cet exemple, un système de vidange de la portion dans le réacteur du circuit d'échange de chaleur peut être ajouté pour éviter que le fluide d'échange, qui peut être le liquide de refroidissement du moteur, ne soit soumis aux hautes températures dans le réacteur lors de la régénération du réactif. Ces températures peuvent en effet être de l'ordre de 150°C, voire plus, et les fluides de refroidissement de moteur peuvent ne pas être adaptés à de telles températures. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le circuit d'échange de chaleur peut comprendre deux sous-circuits séparés par un échangeur thermique. Il s'agit par exemple d'un échangeur thermique de type « refroidisseur d'huile moteur à plaques empilées » (« stacked plate engine oil cooler » en anglais). Dans cet exemple, un premier fluide d'échange peut circuler dans un premier sous-circuit entre le composant du véhicule et ledit échangeur thermique et un deuxième fluide d'échange peut circuler dans un deuxième sous-circuit entre le réacteur et ledit échangeur thermique. Une telle structure permet que chaque sous-circuit soit parcouru par un fluide d'échange propre et adapté à l'environnement dans lequel il circule. Le premier sous-circuit est par exemple parcouru par de l'eau glycolée, notamment lorsque le composant à chauffer est le moteur thermique, et le deuxième sous-circuit est par exemple parcouru par une huile de synthèse. Le deuxième sous-circuit peut en outre comprendre une pompe.

Dans les deux exemples de mise en oeuvre ci-dessus, le circuit d'échange de chaleur peut comprendre une portion contournant le réacteur et disposée en parallèle de la portion dans le réacteur dudit circuit et une vanne peut être disposée en entrée de ladite portion contournant le réacteur. Il s'agit par exemple d'une vanne trois voies disposée au niveau de la bifurcation entre lesdites portions en parallèle et pouvant permettre selon son état, de diriger le fluide d'échange dans l'une et/ou l'autre des portions en parallèle dudit circuit ou dans aucune de ces portions. Le circuit d'alimentation en fluide de réaction peut communiquer avec l'intérieur du réacteur par l'intermédiaire d'une vanne, notamment d'une vanne trois voies. Cette vanne peut permettre ou non le passage du fluide de réaction à l'état liquide du réservoir du circuit d'alimentation en réactif au réacteur et ou non le passage du fluide de réaction à l'état gazeux du réacteur à la conduite dudit circuit d'alimentation. Le circuit de régénération peut par ailleurs comprendre une vanne dont l'état permet ou non la circulation de fluide à travers la portion contournant le réacteur. Le cas échéant, l'accès du fluide de régénération à la portion du circuit de régénération disposée dans le réacteur peut être conditionné à l'état d'une autre vanne du circuit de régénération. Le circuit d'échange de chaleur entre le composant et le réacteur peut comprendre une vanne en amont de sa portion dans le réacteur, l'état de cette vanne contrôlant la circulation de fluide d'échange dans ladite portion. Lorsque l'on cherche à faire réagir le fluide de réaction et le réactif pour obtenir la réaction exothermique, la vanne du circuit d'alimentation peut être commandée pour avoir un état permettant le passage par gravité du fluide de réaction du réservoir au réacteur et empêchant l'accès de ce fluide au condenseur via la conduite. L'état de la vanne du circuit d'échange commandant l'entrée du fluide d'échange dans la portion dudit circuit dans le réacteur peut être commandé selon la quantité de fluide d'échange que l'on souhaite réchauffer dans le réacteur, par exemple selon le nombre de composants du véhicule à chauffer et/ou la nature de ceux-ci. La vanne du circuit de régénération contrôlant le passage de fluide de régénération dans la portion contournant le réacteur peut être ouverte ou fermée lorsque la réaction exothermique se produit. Lorsque cette vanne est ouverte, elle peut être complètement ouverte ou non. Lorsque l'on cherche à régénérer le réactif, la vanne du circuit d'alimentation peut être commandée pour permettre le passage du fluide de réaction sous forme gazeuse dans la conduite puis dans le condenseur et pour empêcher un passage direct de ce fluide de réaction à l'état gazeux dans le réservoir depuis le réacteur. La vanne du circuit d'échange de chaleur commandant le passage de fluide d'échange dans la portion dans le réacteur peut alors être ou non fermée. Par exemple, lorsqu'un seul fluide d'échange circule dans le circuit d'échange de chaleur, cette vanne peut être fermée pour éviter de dégrader le fluide. Par contre, lorsque cette portion dans le réacteur est parcourue par le deuxième fluide d'échange, cette vanne peut être ouverte pour permettre la circulation de ce fluide et éviter que celui-ci ne chauffe localement. La vanne du circuit de régénération contrôlant le passage de fluide de régénération dans la portion contournant le réacteur peut être fermée. Dans certains cas, cette dernière vanne peut être en tout ou partie ouverte lors de la régénération du réactif pour limiter la température dans le réacteur. Lorsque le fluide de réaction est stocké dans le réservoir, la vanne du circuit d'alimentation peut être commandée de manière à ce que le fluide ne puisse pas quitter le réservoir et les vannes ci-dessus du circuit d'échange de chaleur et du circuit de régénération peuvent être ouvertes. Dans le réacteur, la portion du circuit d'échange de chaleur peut se présenter sous la forme d'une pluralité de deuxièmes conduites, ladite portion du circuit d'échange comprenant éventuellement des nappes de deuxièmes conduites, et la portion du circuit de régénération peut se présenter sous la forme d'une pluralité de premières conduites. Les premières et deuxièmes conduites peuvent s'étendre sensiblement parallèlement dans le réacteur. Le compartiment recevant le réactif peut être formé par les interstices entre lesdites conduites traversant le réacteur. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de chauffage d'au moins un composant d'un véhicule à l'aide du dispositif défini ci-dessus, dans lequel : - on alimente en fluide de réaction le réactif dans le réacteur de manière à provoquer une réaction exothermique dans le réacteur, et - on transfère la chaleur dégagée par ladite réaction au composant à l'aide du circuit d'échange de chaleur. Le procédé peut comporter l'étape selon laquelle on régénère le réactif en faisant circuler du fluide de régénération dans le circuit de régénération, notamment des gaz d'échappement. Le composant peut être l'un au moins du moteur thermique du véhicule, de la boîte de vitesse, d'un système de dégivrage et d'un système de climatisation et/ou de chauffage de l'habitacle, d'un système d'essuyage de vitre(s) du véhicule ou une batterie du véhicule. Le procédé peut être mis en oeuvre lors du démarrage du moteur thermique, notamment pour chauffer ce dernier. En variante, le procédé peut être mis en oeuvre préalablement au démarrage du moteur, ce dernier n'étant alors pas nécessairement un moteur thermique. La mise en oeuvre du procédé peut être effectuée en réponse à une consigne imposée par l'utilisateur du véhicule ou être automatique, par exemple après détection d'une action de l'utilisateur, comme le déverrouillage des portes du véhicule, l'insertion de la clef de contact ou l'ouverture d'une porte du véhicule, par exemple.

Le procédé permet alors un pré-conditionnement de certains composants du véhicule. Ce pré-conditionnement peut permettre de dégivrer des vitres du véhicule ou de chauffer l'huile de la boîte de vitesse, par exemple. Ce pré-conditionnement peut en outre ou en variante permettre de chauffer l'huile ou l'eau dans le moteur et/ou l'habitacle du véhicule et/ou le produit pour l'essuyage de vitre(s) du véhicule. Tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus en rapport avec le dispositif de chauffage s'appliquent au procédé de chauffage ci-dessus.

L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un dispositif de chauffage d'au moins un composant d'un véhicule, comprenant : un réacteur dans lequel un réactif susceptible de provoquer une réaction exothermique avec un fluide de réaction est disposé, un circuit d'alimentation en fluide de réaction du réacteur, un circuit d'échange de chaleur entre le réacteur et le composant du véhicule, et un circuit de régénération du réactif, ledit circuit comprenant en parallèle une portion traversant le réacteur et une portion contournant le réacteur. Tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus en rapport avec le procédé s'appliquent au dispositif ci-dessus.

L'invention pourra être mieux comprise à la lecture qui va suivre d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : la figure 1 représente de façon schématique un véhicule dans lequel un dispositif selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention est intégré, la figure 2 représente de façon schématique un dispositif selon un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention, la figure 3 représente un détail du dispositif de la figure 2, la figure 4 représente de façon schématique un dispositif selon un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention, la figure 5 représente un détail du dispositif de la figure 4, la figure 6 représente une extrémité d'un exemple de réacteur. On a représenté à la figure 1 un véhicule 1 au sein duquel est intégré un dispositif de chauffage 2 selon un exemple de mise en oeuvre l'invention. Le dispositif 2 comprend un réacteur 3 dans lequel est disposé un réactif, un circuit 5 d'alimentation en fluide de réaction du réacteur 3, ce fluide réagissant avec le réactif de façon exothermique, un circuit 8 d'échange de chaleur entre le réacteur 3 et un composant 7 du véhicule 1 à chauffer et un circuit 9 de régénération du réactif dans le réacteur 3.

Dans les exemples décrits ci-après, le réactif est de la zéolite et le fluide de réaction est de l'eau glycolée. Toujours dans les exemples décrits, le circuit 9 de régénération est parcouru par un fluide de régénération formé par les gaz d'échappement, de sorte que le circuit 9 de régénération forme une partie de la ligne d'échappement du moteur à combustion interne du véhicule. L'invention n'est cependant pas limitée à ces exemples. Dans l'exemple qui va être décrit, le composant 7 du véhicule est un moteur à combustion interne du véhicule. Le dispositif 2 est alors utilisé pour chauffer ce moteur 7 lors de son démarrage. Dans des variantes non décrites, le dispositif 2 peut être utilisé pour chauffer un ou plusieurs composants du véhicule à d'autres moments que lors du démarrage du moteur. Le dispositif 2 peut par exemple chauffer un ou plusieurs composants avant le démarrage du moteur, réalisant un pré-conditionnement de ce ou ces composants 7. Ce pré-conditionnement peut résulter d'un ordre donné par l'utilisateur du véhicule avant que celui-ci ne démarre le véhicule, par exemple un appui sur un bouton de déclenchement du dispositif 2. En variante, le pré-conditionnement résulte d'un ordre généré automatiquement, par exemple du fait de la détection de l'entrée dans le véhicule d'un utilisateur, notamment l'insertion de la clef de contact, le déverrouillage des portes ou l'ouverture d'une porte. Dans le cas d'un tel pré-conditionnement, le dispositif 2 peut ainsi transférer, préalablement au démarrage du moteur, de la chaleur à un système de dégivrage de vitres, par exemple le pare-brise du véhicule 1, à la boîte de vitesses du véhicules, notamment pour chauffer l'huile de celle-ci, ou à l'habitacle du véhicule, pour le confort du ou des utilisateurs du véhicule 1. On va maintenant décrire plus en détail en référence aux figures 2 à 5 plusieurs exemples de dispositifs 2 selon l'invention. Le réacteur 3 se présente dans l'exemple décrit sous la forme d'un cylindre d'axe longitudinal X et de section circulaire, perpendiculairement à cet axe X. Le réacteur 3 peut comprendre une enceinte à l'intérieur de laquelle le fluide véhiculé par chaque circuit 5, 8 et 9 peut accéder.

Un compartiment ménagé dans l'enceinte du réacteur 3 reçoit le réactif qui est dans l'exemple décrit de la zéolite. Le compartiment contient par exemple quelques kg de zéolite, notamment 2 kg de zéolite et cette dernière se présente dans l'exemple décrit sous la forme de billes empilées dans le compartiment.

Le circuit 5 d'alimentation en fluide de réaction comprend dans l'exemple décrit un réservoir de fluide 13 et un condenseur 14. Le circuit 5 est disposé en altitude par rapport au réacteur 3 dans l'exemple considéré, étant au-dessus du réacteur 3 ou en biais par rapport à celui-ci.

Le circuit d'alimentation 5 en fluide de réaction peut communiquer avec le compartiment via un accès 12 à l'intérieur de l'enceinte. Entre cet accès 12 et le circuit 5 peut être disposée une vanne trois voies 16. L'une des voies de cette vanne 16 peut communiquer avec une conduite 17 reliée au condenseur 14, une autre voie de la vanne 16 peut communiquer avec une conduite 19 reliée au réservoir 13 et la troisième voie de la vanne 16 peut communiquer avec l'accès 12. La conduite 17 peut s'étendre verticalement et être ou non disposée le long d'une source chaude du véhicule. Le condenseur 14 et le réservoir 13 peuvent être dimensionnés en fonction du volume de fluide de réaction que l'on souhaite faire réagir avec la zéolite. Le condenseur peut par ailleurs être dimensionné de manière à présenter une puissance de condensation compatible avec une durée donnée de régénération de la zéolite, par exemple moins de 20 minutes. Le réservoir 13 a par exemple une contenance permettant de recevoir une quantité de liquide correspondant en masse à 20% de la zéolite anhydre contenue dans le réacteur 3. Comme on le verra par la suite, le fluide de réaction 5, qui est dans l'exemple décrit de l'eau glycolée, circule à l'état gazeux dans la conduite 17 et à l'état liquide dans la conduite 19. Le circuit 8 d'échange de chaleur entre le réacteur 3 et le composant 7 comprend dans l'exemple décrit une portion s'étendant dans le réacteur 3. Cette portion s'étend par exemple entre deux accès 20 diamétralement opposés dans l'enceinte, l'un des accès 20 formant une entrée de ladite portion dans le réacteur tandis que l'autre des accès 20 forme une sortie de ladite portion. Comme représenté sur la figure 6, les accès 20 peuvent être ménagés au niveau d'une extrémité longitudinale du réacteur 3. Au niveau de cette extrémité longitudinale, l'intérieur de l'enceinte peut être partagée en trois régions par deux parois 23 et 24 s'étendant parallèlement à l'axe X du réacteur. La première paroi 23 entoure extérieurement une première région 26 communiquant avec l'accès 20 formant la sortie du fluide d'échange du réacteur 3. La deuxième paroi 24, radialement extérieure à la première paroi 23, délimite intérieurement une troisième région 27 communiquant avec l'accès 20 formant l'entrée du fluide d'échange dans le réacteur 3. Entre les parois 23 et 24, une deuxième région 28 existe. Cette deuxième région ne communique avec aucun des accès 20 et peut être dépourvue de fluide d'échange.

La première région 26 forme dans l'exemple de la figure 6 un collecteur de sortie du fluide d'échange tandis que la troisième région 27 forme un collecteur d'entrée de ce fluide. Une pluralité de nappes comprenant des deuxièmes conduites peuvent s'étendre le long du réacteur 3 depuis des trous 30 débouchant dans la troisième région 27 jusqu'à des trous 31 débouchant dans la première région 26, ces nappes ayant la forme de serpentin.

Une vanne 32 peut être disposée en amont de l'accès 20 relié au collecteur d'entrée 27, l'état de cette vanne 32 décidant de la circulation du fluide d'échange dans le réacteur 3. Dans l'exemple représenté sur les figures 3 et 5, cette vanne 32 permet en outre de diriger ou non le fluide d'échange dans une portion 40 du circuit 8 d'échange de chaleur contournant le réacteur 3. Cette portion 40 peut en outre comprendre un clapet anti-retour 39 à proximité de l'endroit auquel la portion dans le réacteur et la portion 40 contournant le réacteur 3 se rejoignent. Le fluide de réaction pénétrant dans l'accès 20 en amont du collecteur d'entrée 27 peut avoir une température liée à la température extérieure. Dans les exemples développés par la suite, la température en amont du collecteur d'entrée 27 du fluide de réaction sera respectivement de -7°C, 0°C ou 20°C mais ces valeurs ne sont pas limitatives. Le fluide d'échange transitant par l'accès 20 en aval du collecteur de sortie 26 peut avoir une température de l'ordre de 110°C lorsque la réaction exothermique se produit dans le réacteur 3. Comme on peut le voir sur la figure 1, le circuit 8 d'échange s'étend jusqu'au composant 7 à chauffer. Le circuit 9 de régénération comprend dans l'exemple considéré deux portions en parallèles 33 et 34. La portion 33 traverse le réacteur 3 tandis que la portion 34 contourne ce dernier (cette portion étant appelée « bypass » en anglais). Une vanne 36 est disposée dans la portion 34 dans l'exemple représenté et, selon la position de cette vanne 36, des gaz d'échappement contournent ou non le réacteur 3. La portion 33 peut traverser le réacteur 3 entre deux accès 35 à l'enceinte longitudinalement opposés. Entre ces deux accès 35, la portion 33 est par exemple divisée en une pluralité de premières conduites traversant le réacteur 3 le long de son axe longitudinal X.

Ces premières conduites peuvent traverser le collecteur d'entrée 27 ou le collecteur de sortie 26 décrits en référence à la figure 6. Le réactif peut être disposé dans les interstices de l'enceinte ménagés entre les conduites du circuit 8 d'échange de chaleur et les conduites du circuit 9 de régénération la traversant, ces interstices formant alors le compartiment du réacteur. Dans l'exemple des figures 2 et 3, le circuit 8 d'échange de chaleur est parcouru de bout en bout par un même fluide d'échange. Dans l'exemple décrit, le composant 7 étant le moteur thermique du véhicule 1, le fluide d'échange peut être le liquide de refroidissement du moteur. Le circuit d'échange 8 peut dans ce cas contenir un système de vidange non représenté. Ce système de vidange permet d'éviter au fluide d'échange de venir au contact des gaz d'échappement lors de la régénération de la zéolite, comme cela sera expliqué par la suite. A titre d'exemple, lorsque le fluide de refroidissement est du liquide de refroidissement de moteur tel que de l'eau glycolée, ce fluide n'est pas adapté à subir des températures supérieures, voire très supérieures, à 130°C. Or, les gaz d'échappement parcourant la portion 33 du circuit 9 de régénération peuvent amener la température dans le réacteur 3 à une valeur supérieure à 130°C. Le système de vidange évite de dégrader le fluide d'échange qui serait présent dans le réacteur à ce moment-là. La vanne 32 peut être une vanne trois voies et, selon son état, permettre au fluide d'échange de gagner le réacteur 3 ou de gagner la portion 40 du circuit 8 d'échange de chaleur contournant le réacteur 3. Lorsqu'il n'est pas ou que peu nécessaire de réchauffer le fluide circulant dans le circuit 8 d'échange de chaleur, la vanne 32 peut avoir un état dans lequel tout ou partie le fluide d'échange évite le réacteur 3, en circulant dans la portion 40 du circuit 8 d'échange de chaleur. Le dispositif qui va maintenant être décrit en référence aux figures 4 et 5 diffère de celui qui vient d'être décrit par le fait que le circuit 8 d'échange est divisé en deux sous-circuits 41 et 42, chacun étant parcouru par un fluide d'échange propre. Les deux sous-circuit 41 et 42 traversent chacun un même échangeur thermique 43. Le premier circuit 41 fait circuler un premier fluide d'échange entre l'échangeur 43 et le moteur 7 tandis que le deuxième circuit 42 fait circuler un deuxième fluide d'échange entre l'échangeur 43 et le réacteur 1. Un transfert de chaleur entre le deuxième fluide d'échange et le premier fluide d'échange a lieu dans l'échangeur thermique 43. Dans l'exemple considéré, le premier fluide d'échange est du liquide de refroidissement moteur, par exemple de l'eau glycolée, et le deuxième fluide d'échange est une huile de synthèse, par exemple de type JarythermR commercialisée par la société TotalR. Cette huile résiste en effet aux températures élevées qui peuvent être atteintes dans le réacteur 3 lorsque les gaz d'échappement parcourent ce dernier. Toujours dans l'exemple considéré, le deuxième sous-circuit 42 comprend une pompe 45 favorisant la circulation du deuxième fluide d'échange, de manière à éviter que le deuxième fluide d'échange ne stagne dans le réacteur, ce qui pourrait conduire à un cloquage local de ce deuxième fluide d'échange. On va maintenant décrire un exemple de cycle d'utilisation du dispositif 2 qui vient d'être décrit en référence à l'une quelconque des figures 1 à 6, ce cycle comprenant selon cet exemple une étape de réaction exothermique entre la zéolite et l'eau, une étape de régénération de la zéolite et de l'eau et une étape de repos. Lorsque l'on souhaite faire réagir ensemble la zéolite et l'eau, on amène la vanne 12 dans un état dans lequel seul le transfert de l'eau liquide contenue dans le réservoir 13 vers le réacteur 3 est possible. Lors de cette étape, l'état de la vanne 32 peut être contrôlé pour permettre le passage d'une quantité prédéfinie de fluide d'échange, ou deuxième fluide d'échange le cas échéant, dans le réacteur 3. La vanne 36 peut être : fermée, auquel cas les gaz d'échappement présents dans la ligne d'échappement traversent le réacteur. Cela peut permettre de réduire la durée de l'étape suivante de régénération de la zéolite puisque la température monte plus rapidement dans le réacteur 3 et qu'en conséquence moins d'eau sera adsorbée par la zéolite. Ainsi, il y aura moins d'eau à désorber à l'étape suivante de régénération qui sera alors plus courte. ouverte, pour réduire les pertes, auquel cas les gaz d'échappement présents dans la ligne d'échappement se partagent entre les portions 33 et 34. Lors de cette étape, l'eau passe par gravité du réservoir 13 dans le réacteur 3 où elle est adsorbée par la zéolite anhydre. Du fait de la capacité massique de la zéolite (de l'ordre de 300 kWh par kg de zéolite), une réaction fortement exothermique se produit dans le réacteur 3. Cette étape peut durer environ 2 minutes et une puissance de l'ordre de 15 kW peut être dégagée par la réaction pendant cette durée. Lors de cette étape, le condenseur 14 peut voir sa pression diminuer tandis que l'eau quittant le condenseur par la conduite 19 peut avoir une température basse, par exemple de l'ordre de -7°C, 0°C, voire 20°C, selon la température extérieure. Toujours lors de cette étape, la température dans le réacteur 3 peut être de l'ordre de 150°C tandis que la pression dans le réacteur 3 augmente au fur et à mesure de la réaction. Le fluide en sortie de la portion du circuit 8 d'échange peut avoir une température d'environ 110°C alors que sa température en entrée de cette portion peut être de -7°C, 0°C ou 20°C. Le fluide d'échange en sortie du réacteur 3, le cas échéant le deuxième fluide d'échange, parcourt alors le circuit 8 d'échange jusqu'au moteur 7, le cas échéant cède sa chaleur au premier fluide d'échange circulant jusqu'au moteur 7. La chaleur est alors transmise au moteur 7 qui est ainsi réchauffé.

A l'issue de cette étape, toute l'eau initialement contenue dans le réservoir 13 peut avoir été adsorbée par la zéolite. Lorsque l'on souhaite régénérer la zéolite et l'eau, on peut commander les vannes 12, 32 et 36 du dispositif 2 comme suit. La vanne 12 présente un état permettant la communication entre le réacteur 3 et la conduite 17 reliée au condenseur 14 et l'absence de communication entre le réacteur 3 et la conduite 19 reliée au réservoir 13. La vanne 32 peut avoir un état empêchant la traversée par le fluide d'échange du réacteur 3. Le cas échéant, ce fluide est évacué par le système de vidange. Le cas échéant, la vanne 32 peut permettre la circulation de fluide d'échange dans la portion 40 contournant le réacteur 3 lors de la régénération. La vanne 36 peut être fermée, de sorte que les gaz d'échappement parcourent exclusivement la portion 33 dans le réacteur 3. En variante, la vanne 36 peut être ouverte afin d'éviter de générer une température trop importante dans le réacteur 3. Lors de cette étape, les gaz d'échappement font augmenter la température dans le réacteur 3. La pression augmente et l'eau est désorbée des pores de la zéolite dans lesquelles elle se trouvait à la suite de l'étape précédente. L'eau désorbée à l'état de vapeur peut alors gagner la conduite 17 dans laquelle elle s'élève jusqu'au condenseur 14 dans lequel elle se condense puis s'écoule dans le réservoir 13 dans lequel elle s'accumule. Cette étape de régénération peut durer environ 20 minutes. La condensation de l'eau génère de la chaleur qui peut être utilisée pour chauffer l'habitacle du véhicule 1. Lors de cette étape de régénération, l'eau désorbée peut avoir une température d'environ 110°C, la température de l'eau condensée dans le condenseur peut être de 40°C, la pression totale dans le condenseur 14 être d'environ 70 mbar, la pression partielle en eau peut y être d'environ 70 mbar, la température dans le réacteur 3 peut être d'environ 250°C, la pression totale dans le réacteur 3 peut être d'environ 70 mbar et la pression partielle en eau peut y être d'environ 70 mbar. En première variante, lors de cette étape de régénération, l'eau désorbée peut avoir une température d'environ 110°C, la température de l'eau condensée dans le condenseur 14 peut être de 20°C, la pression totale dans le condenseur 14 être d'environ 30 mbar, la pression partielle en eau peut y être d'environ 30 mbar, la température dans le réacteur 3 peut être d'environ 250°C, la pression totale dans le réacteur 3 peut être d'environ 30 mbar et la pression partielle en eau peut y être d'environ 30 mbar. En deuxième variante, lors de cette étape de régénération, l'eau désorbée peut avoir une température d'environ 110°C, la température de l'eau condensée dans le condenseur 14 peut être de 10°C, la pression totale dans le condenseur 14 être d'environ 10 mbar, la pression partielle en eau peut y être d'environ 10 mbar, la température dans le réacteur 3 peut être d'environ 250°C, la pression totale dans le réacteur 3 peut être d'environ 10 mbar et la pression partielle en eau peut y être d'environ 10 mbar.

A l'issue de cette étape de régénération, le dispositif 2 est au repos. Au repos, les vannes 12, 32 et 36 du dispositif peuvent avoir l'état suivant. La vanne 12 empêche toute communication entre le circuit 5 d'alimentation en fluide de réaction et le réacteur 3. La vanne 32 permet la circulation du fluide d'échange, le cas échéant du deuxième fluide d'échange, dans le réacteur 3. La vanne 36 est ouverte, 20 permettant à tout ou partie des gaz d'échappement de contourner le réacteur 3. Lors de cette étape de repos, la température de l'eau dans le condenseur peut baisser à environ 20°C, la pression totale dans le condenseur 14 et la pression partielle en eau dans le condenseur peuvent baisser à 20 mbar, la température dans le réacteur 3 peut être d'environ 20°C, la pression totale dans le réacteur 3 et la pression partielle en eau dans le réacteur 25 peuvent être inférieures à 0,1 mbar. Selon la première variante ci-dessus, lors de cette étape de repos, la température de l'eau dans le condenseur peut baisser à environ 0°C, la pression totale dans le condenseur 14 et la pression partielle en eau dans le condenseur peuvent baisser à 8 mbar, la température dans le réacteur 3 peut être d'environ 0°C, la pression totale dans le réacteur 3 et la pression partielle 30 en eau dans le réacteur peuvent être inférieures à 0,1 mbar. Selon la deuxième variante ci-dessus, lors de cette étape de repos, la température de l'eau dans le condenseur peut baisser à environ -7°C, la pression totale dans le condenseur 14 et la pression partielle en eau dans le condenseur peuvent baisser à 2 mbar, la température dans le réacteur 3 peut être d'environ -7°C, la pression totale dans le réacteur 3 et la pression partielle en eau dans le réacteur peuvent être inférieures à 0,1 mbar. L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.5

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (2) de chauffage d'au moins un composant (7) d'un véhicule, comprenant : - un réacteur (3) dans lequel un réactif susceptible de provoquer une réaction exothermique avec un fluide de réaction est disposé, - un circuit (5) d'alimentation en fluide de réaction du réacteur (3), - un circuit (8) d'échange de chaleur entre le réacteur (3) et le composant (7) du véhicule, et - un circuit (9) de régénération du réactif, le circuit (8) d'échange de chaleur et le circuit (9) de régénération du réactif étant distincts et comprenant chacun une portion s'étendant dans le réacteur (3).
2. Dispositif selon la revendication 1, le réactif étant la zéolite et le fluide de réaction étant l'eau.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, le circuit (9) de régénération du réactif formant une partie de la ligne d'échappement du moteur.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, le circuit (9) de régénération du réactif comprenant en parallèle de la portion (33) s'étendant dans le réacteur (3) une portion (34) contournant le réacteur (3).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, le circuit (8) d'échange de chaleur étant parcouru par un seul fluide d'échange.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, le circuit (8) d'échange de chaleur comprenant deux sous-circuits (41, 42) séparés par un échangeur thermique (43), un premier fluide d'échange circulant dans un premier sous-circuit (41) entre le composant (7) et ledit échangeur thermique (43) et un deuxième fluide d'échange circulant dans un deuxième sous-circuit (42) entre le réacteur (3) et ledit échangeur thermique (43).
7. Procédé de chauffage d'au moins un composant (7) d'un véhicule (1) à l'aide du dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : - on alimente en fluide de réaction le réactif dans le réacteur (3) de manière à provoquer une réaction exothermique dans le réacteur (3), et - on transfère la chaleur dégagée par ladite réaction au composant (7) à l'aide du circuit (8) d'échange de chaleur.
8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on régénère le réactif après la réaction exothermique en faisant circuler du fluide de régénération dans le circuit (9) de régénération, notamment des gaz d'échappement.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, étant mis en oeuvre pour chauffer le composant (7), ce dernier étant notamment le moteur thermique du véhicule (1), lorsque le moteur thermique démarre.
10. Procédé selon la revendication 7 ou 8, étant mis en oeuvre pour chauffer le composant (7) avant le démarrage du moteur du véhicule.10