FR3014183A1 - Echangeur thermique notamment pour vehicule automobile, procede de fabrication correspondant, et utilisation d'un materiau a changement de phase associee - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un échangeur thermique entre au moins un premier fluide et un deuxième fluide, notamment pour véhicule automobile, ledit échangeur comportant un faisceau de tubes d'échange thermique (3), un tube d'échange thermique (3) comprenant au moins un canal de circulation (11, 11') du premier fluide et au moins un réservoir (13, 13') d'un matériau à changement de phase. Selon l'invention, le matériau à changement de phase est choisi de sorte qu'il présente un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un tel échangeur thermique. L'invention concerne encore l'utilisation d'un matériau à changement avec un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C dans un échangeur thermique pour véhicule automobile.

Description

Échangeur thermique notamment pour véhicule automobile, procédé de fabrication correspondant, et utilisation d'un matériau à changement de phase associée L'invention concerne un dispositif de conditionnement thermique d'un flux d'air notamment pour véhicule automobile. Un tel dispositif de conditionnement permet le contrôle de la température de flux d'air vers une ou plusieurs zones de l'habitacle d'un véhicule automobile. En effet, un véhicule automobile est couramment équipé d'au moins un dispositif 10 de conditionnement thermique qui est destiné à réguler les paramètres aérothermiques de l'air distribué dans l'habitacle, en particulier la température d'un flux d'air délivré par l'installation à l'intérieur de l'habitacle. Les dispositifs de conditionnement thermique d'un flux d'air comprennent généralement une boucle de climatisation dans laquelle circule un fluide réfrigérant. La 15 mise en circulation du fluide réfrigérant est assurée par un compresseur entraîné par le moteur du véhicule automobile. Dans sa généralité, le dispositif de conditionnement thermique comprend un boîtier délimité par des cloisons à travers lesquelles sont ménagées des ouvertures, dont au moins une entrée d'air et au moins une bouche de distribution d'air correspondant à 20 une sortie d'aération ou de ventilation s'ouvrant dans l'habitacle du véhicule, ou encore à une sortie de dégivrage/désembuage notamment du pare-brise du véhicule. De façon connue, le boîtier loge généralement un groupe moto-ventilateur également appelé pulseur pour faire circuler le flux d'air depuis l'entrée d'air vers la bouche de distribution d'air. 25 Le dispositif de conditionnement thermique comporte aussi des moyens de traitement thermique, tels que des échangeurs thermiques. Un échangeur thermique a pour fonction d'assurer un échange thermique entre le fluide réfrigérant en circulation à l'intérieur d'une pluralité de canaux, et un fluide extérieur traversant l'échangeur thermique. Le dispositif de conditionnement thermique comprend généralement un 30 échangeur thermique agencé pour conditionner le flux d'air à destination de l'habitacle. L'échangeur thermique permet un échange thermique entre le fluide réfrigérant et -2- le flux d'air destiné à être délivré à l'intérieur de l'habitacle qui traverse l'échangeur thermique. Il s'agit généralement d'un évaporateur permettant de refroidir le flux d'air le traversant préalablement à sa distribution à l'intérieur de l'habitacle à travers une bouche de distribution d'air.
Toutefois, lorsque le moteur du véhicule est arrêté, la circulation du fluide réfrigérant n'a plus lieu, et l'échange thermique entre le flux d'air et le fluide réfrigérant ne peut s'opérer. L'air soufflé dans l'habitacle du véhicule n'est alors plus rafraîchi. Cette situation est d'autant plus problématique que des systèmes d'économie de carburant récents prévoient l'arrêt automatique du moteur lorsque la voiture s'immobilise, privant fréquemment l'habitacle d'air rafraîchi. Il s'agit notamment de véhicules automobiles équipés d'un alterno-démarreur pour la mise en oeuvre d'un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur, par exemple l'arrêt du moteur à un feu tricolore ou à un stop, entraîne l'arrêt du fonctionnement du compresseur de la boucle de climatisation et donc un arrêt du fonctionnement de cette dernière. Afin de remédier à l'arrêt du rafraîchissement de l'air soufflé dans l'habitacle lorsque le moteur est stoppé, il est connu d'intégrer au dispositif de conditionnement thermique du flux d'air au moins un moyen de stockage thermique. En particulier, il est connu de pourvoir l'échangeur thermique, tel qu'un 20 évaporateur, de réservoirs de moyen de stockage thermique en contact avec les canaux de circulation de fluide réfrigérant de sorte que le moyens de stockage et le fluide réfrigérant échangent de la chaleur entre eux. Le moyen de stockage thermique comporte par exemple un matériau à changement de phase. 25 Lorsque la boucle de climatisation fonctionne, le matériau à changement de phase cède de l'énergie calorifique au fluide réfrigérant en passant en phase solide. Lorsque la boucle de climatisation est à l'arrêt, le flux d'air à destination de l'habitacle circulant au contact du matériau à changement de phase est refroidi par ce dernier qui lui prélève de l'énergie calorifique en passant en phase liquide. 30 Ainsi, lorsque le moteur du véhicule est en marche, le fluide réfrigérant refroidit à la fois l'air traversant l'échangeur thermique et le moyen de stockage thermique. Le moyen de stockage thermique restitue le froid (plus précisément des frigories) à l'air -3- traversant l'échangeur thermique, lorsque le moteur est coupé. En particulier, il est connu d'utiliser un matériau à changement de phase tel que de la paraffine issue de l'industrie pétrolière. Ces produits issus de l'industrie pétrolière sont inflammables et présentent généralement un point d'auto inflammation entre 120°C 5 et 140°C. De plus, un tel matériau est nocif. Cette classification en tant que produit nocif requiert un marquage spécifique, par exemple en apposant sur l'échangeur thermique une étiquette ou pictogramme présentant le symbole « Xn », pour signaler de façon visible la contenance d'un tel produit nocif 10 Le procédé de fabrication de tels échangeurs thermique comprend donc nécessairement des étapes supplémentaires de marquage comme produit classé nocif. Il en va de même pour l'approvisionnement, car le contenant de transport, tel que le carton d'emballage doit également présenter un marquage réglementaire comme contenant un produit classé nocif 15 De plus, du fait de la présence de ce produit nocif, il est également nécessaire de prévoir un flux logistique différent et un traitement spécifique pour l'approvisionnement en échangeur thermique contenant un tel produit dangereux, mais aussi pendant la durée de vie du véhicule comprenant l'échangeur thermique et également pour le traitement des déchets. Il est en outre primordial qu'il y ait une protection de la personne 20 spécifique pour la gestion et la manipulation de ces échangeurs thermiques en production ou encore en réparation. À cet effet, l'invention a pour objet un échangeur thermique entre au moins un premier fluide et un deuxième fluide, notamment pour véhicule automobile, ledit 25 échangeur comportant un faisceau de tubes d'échange thermique, un tube d'échange thermique comprenant au moins un canal de circulation du premier fluide et au moins un réservoir d'un matériau à changement de phase, caractérisé en ce que le matériau à changement de phase est choisi de sorte qu'il présente un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C. 30 Il n'est dans ce cas plus nécessaire de mentionner que l'échangeur thermique contient des produits nocifs, puisque le matériau à changement de phase utilisé n'a aucune classification nocive. Il est clairement visible de suite, du fait de l'absence d'un -4- marquage spécifique comme produit nocif, que l'échangeur thermique est non dangereux. Ledit échangeur peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques 5 suivantes, prises séparément ou en combinaison : le matériau à changement de phase est un ester d'acide gras saturé dérivés de graisse animale et/ou d'huile végétale ; un tube d'échange thermique comprend une première plaque, une deuxième plaque et une plaque intermédiaire agencée entre les deux plaques, et la première plaque 10 et/ou la deuxième plaque comprend au moins un canal de circulation du premier fluide et/ou au moins un réservoir du matériau à changement de phase ; le premier fluide est un fluide réfrigérant, ledit échangeur étant agencé de manière à être traversé par un flux d'air à destination de l'habitacle dudit véhicule formant le deuxième fluide, et configuré pour travailler en évaporateur de manière à refroidir le 15 flux d'air le traversant. L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un échangeur thermique tel que défini précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : on assemble au moins un tube d'échange thermique comprenant au moins un 20 canal de circulation du premier fluide et au moins un réservoir, et on remplit le réservoir d'un matériau à changement de phase présentant un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C. Le type de matériau à changement de phase utilisé permet de supprimer les étapes d'application d'un marquage réglementaire, par exemple l'apposition d'une 25 étiquette spécifique montrant la classification nocive « Xn » du produit. Ainsi, il n'y a plus besoin ni de machine spéciale, ni d'étiquette spécifique, ni de prévoir un traitement spécifique en gestion de production, en réparation, ou encore pour un recyclage. 30 Selon un mode de réalisation, on assemble l'ensemble des tubes d'échange thermique, et don remplit l'ensemble des réservoirs de matériau à changement de phase -5- à l'aide de conduits de remplissage des tubes d'échange thermique en communication fluidique les uns aux autres et en communication fluidique avec un orifice de remplissage ménagé sur au moins une plaque de fermeture dudit faisceau.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé comprend une étape de pré- assemblage de deux tubes d'échange thermique, et on remplit les réservoirs des deux tubes d'échange thermique pré-assemblés à l'aide d'une tubulure commune aux deux tubes d'échange thermique. On assemble deux tubes d'échange thermique comprenant respectivement une 10 première plaque, une deuxième plaque et une plaque intermédiaire, en joignant les deuxièmes plaques. L'invention concerne encore l'utilisation d'un matériau à changement de phase présentant un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C dans un échangeur 15 thermique pour véhicule automobile tel que défini précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : 20 la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur thermique selon l'invention, la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un élément d'échange thermique selon un premier mode de réalisation, la figure 3 représente de façon schématique et simplifiée les canaux de circulation d'un fluide réfrigérant de deux plaques du tube d'échange thermique de la figure 2, 25 la figure 4 représente de façon schématique et simplifiée les réservoirs d'un matériau de stockage thermique, la figure 5 est une vue éclatée, agrandie et partielle, montrant un tube d'échange thermique selon un deuxième mode de réalisation, la figure 6 est une vue en coupe transversale d'un assemblage de deux tubes 30 d'échange thermique selon le deuxième mode de réalisation, agencés en position en vis-à-vis, et disposés entre deux tubes standards ne comprenant pas de réservoirs de matériau à changement de phase, et -6- la figure 7 est un graphique représentant l'évolution temporelle des performances de matériau à changement de phase selon l'invention et selon l'art antérieur, avec en abscisse le temps de charge énergétique et en ordonnée le temps de décharge énergétique.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Sur les figures 5 et 6, les éléments correspondants aux éléments des figures 2 à 4 portent les mêmes références précédées de la centaine 1. La figure 1 est une vue schématique d'un échangeur thermique selon l'invention. 10 Cet échangeur thermique peut être notamment utilisé en tant qu'évaporateur d'une boucle de climatisation d'un véhicule automobile, dans laquelle circule un premier fluide, tel qu'un fluide réfrigérant. L'échangeur thermique 1 est par exemple destiné à conditionner un deuxième fluide, tel que le flux d'air à destination de l'habitacle du véhicule automobile, par 15 échange thermique avec le fluide réfrigérant circulant dans l'échangeur thermique. L'échangeur thermique 1 est par exemple placé à l'intérieur d'un boîtier de climatisation généralement situé dans l'habitacle du véhicule. Lorsque la boucle de climatisation fonctionne de façon à refroidir le flux d'air à destination de l'habitacle, le fluide réfrigérant s'évaporant au sein de l'échangeur 20 thermique 1 travaillant en évaporateur capte de l'énergie calorique du flux d'air à destination de l'habitacle, afin de permettre le passage du fluide réfrigérant d'une phase liquide à une phase gazeuse. En fonctionnement, l'échangeur thermique 1 permet un échange thermique entre 25 un premier fluide, tel qu'un fluide réfrigérant, et un deuxième fluide, tel qu'un flux gazeux comme un flux d'air traversant l'échangeur thermique 1. Échangeur thermique Selon l'exemple illustré, l'échangeur thermique 1 présente une forme générale 30 sensiblement parallélépipédique. L'échangeur thermique 1 comprend un faisceau de tubes d'échange thermique 3, 103 empilés. -7- L'ensemble des tubes d'échange thermique 3, 103 peuvent être identiques ou en variante le faisceau peut comporter des tubes d'échange thermique 3, 103 tels que décrits par la suite et des tubes d'échange thermique de structure différente.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le faisceau présente en outre deux plaques de fermeture 5 de part et d'autre des tubes d'échange thermique 3 ou 103, c'est-à-dire aux extrémités longitudinales du faisceau. Au moins l'une des plaques de fermeture 5 présente au moins un orifice qui débouche dans une tubulure 7 ou 9 pour l'alimentation ou le refoulement en fluide réfrigérant.
L'échangeur 1 peut comprendre en outre des intercalaires (non représentés sur la figure 1), disposées à chaque fois entre deux tubes d'échange thermique 3 ou 103 adjacents, également entre un tube d'échange thermique 3 ou 103 et une plaque de fermeture 5 adjacente. Les intercalaires ont pour fonction d'augmenter la surface d'échange thermique. Les tubes d'échange thermique 3 ou 103, sont quant à eux destinés à contenir : d'une part le premier fluide, tel qu'un fluide réfrigérant, et d'autre part un matériau de stockage thermique, tel qu'un matériau à 20 changement de phase connu sous le sigle PCM pour l'anglais « Phase Change Material ». À cet effet, un tube d'échange thermique 3 ou 103 comprend au moins un canal de circulation 11, 11' ou 111 du premier fluide, selon l'exemple décrit du fluide 25 réfrigérant, et au moins un réservoir 13, 13' ou 113 du matériau à changement de phase (cf figures 2 et 5). On a représenté sur la figure 2 un premier mode de réalisation d'un tube d'échange thermique 3. 30 Premier mode de réalisation Un tube d'échange thermique 3 est réalisé par la juxtaposition d'une première et -8- d'une deuxième plaques 15, 17 et d'une plaque intermédiaire 19 agencée entre les deux plaques 15 et 17. Les première et deuxième plaques 15, 17 présentent respectivement au moins un canal de circulation 11, 11' du fluide réfrigérant. Selon l'exemple illustré, la première plaque 15 présente deux premiers canaux 11 de circulation du fluide réfrigérant et la deuxième plaque 17 présente deux seconds canaux 11' de circulation du fluide réfrigérant. La circulation du fluide réfrigérant dans deux canaux 11 ou 11' d'une plaque 15 10 ou 17, peut se faire selon une même direction ou en variante selon une circulation en sens opposé. Chaque canal 11, 11' peut présenter une série d'oscillations. Les oscillations des canaux 11 ou 11' d'une plaque 15 ou 17 sont sensiblement en phase selon l'exemple illustré. 15 Les première 15 et deuxième plaques 17 représentées sur la figure 2 sont dans cet exemple identiques et sont disposées en opposition. En référence à la figure 2, la plaque intermédiaire 19 présente quant à elle deux séries de premiers orifices 20 disposés en suivant l'allure générale d'un canal 11 ou 11' 20 canal d'une plaque 15 ou 17. Une fois les première 15 et deuxième plaques 17 apposées de part et d'autre de la plaque intermédiaire 19, les canaux de circulation de fluide 11, 11' des première 15 et deuxième plaques 17 sont mis en communication par l'intermédiaire des premiers orifices 20. 25 Chaque tube d'échange thermique 3 comprend de plus des orifices d'entrée ou de sortie 21, pour le fluide réfrigérant en communication de fluide avec les canaux de circulation de fluide 11, 11'. Ces orifices 21 sont prévus sur la première et la deuxième plaques 15 et 17 ainsi que sur la plaque intermédiaire 19, et sont en communication de fluide avec les tubulures 7, 9. Les tubes d'échange thermique 3 sont reliés les uns aux 30 autres en communication de fluide par l'intermédiaire de brides de jonction ou collets délimitant un orifice d'entrée ou de sortie 21 pour le passage du fluide réfrigérant et ménagées sur les plaques 15 et 17. -9- En outre, selon le premier mode de réalisation les première 15 et deuxième plaques 17 présentent respectivement au moins un réservoir 13, 13' du matériau à changement de phase. Le ou les réservoirs 13, 13' sont agencés en contact avec au moins un canal 11 ou 11' de circulation pour un échange thermique entre le matériau de stockage et le fluide réfrigérant. Selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 2, les première 15 et deuxième plaques 17 présentent respectivement entre les deux canaux de circulation 11 ou 11' un réservoir central 13. Le réservoir central 13 présente une forme générale 10 complémentaire de l'allure de chacun des canaux 11 ou 11' d'une plaque 15 ou 17. Selon le premier mode de réalisation, la première plaque 15 et la deuxième plaque 17 peuvent présenter en outre respectivement des réservoirs latéraux 13' extérieurs du matériau à changement de phase. Le terme « extérieur » est ici employé par opposition au réservoir central 13 agencé entre les deux canaux 11 ou 11' d'une 15 plaque 15 ou 17, un réservoir latéral 13' extérieur est ici agencé sur le bord d'une plaque 15 ou 17. La forme des réservoirs latéraux 13' est pour partie complémentaire d'un canal de circulation de fluide 11 ou 11' et pour le reste, d'un bord de la première 15 ou de la deuxième plaque 17. 20 En outre, la plaque intermédiaire 19 présente une série de second orifices 23 agencés de manière à mettre en communication de fluide les réservoirs centraux 13 des première et deuxième plaques 15, 17. Ici, ces seconds orifices 23 sont disposés alignés selon la hauteur médiane de la plaque intermédiaire 19. 25 La plaque intermédiaire 19 comporte en outre des orifices supplémentaires 25, par exemple sensiblement oblongs, qui se superposent à la fois à une partie des réservoirs centraux 13 et à une partie des réservoirs latéraux 13'. Les orifices supplémentaires 25 permettent de mettre en communication fluidique les réservoirs latéraux 13' extérieurs d'une plaque 15 ou 17 avec le réservoir central 13 de l'autre 30 plaque 17 ou 15. Ainsi, le remplissage d'un réservoir central 13 d'une plaque assure également le remplissage des réservoirs latéraux 13' de l'autre plaque du tube d'échange thermique 3 et/ou réciproquement. -10- Un tube d'échange thermique 3 comprend en outre au moins un conduit de remplissage 27 traversant le tube d'échange thermique 3 et permettant le remplissage en matériau à changement de phase d'au moins un réservoir, ici les réservoirs centraux 13.
Chaque conduit de remplissage 27 communique fluidiquement avec un orifice de remplissage 28 associé ménagé sur au moins l'une des plaques de fermeture 5 (cf figure 1), voire sur les deux plaques de fermeture 5, et qui est destiné au remplissage des réservoirs 13, 13' par le matériau à changement de phase. La plaque intermédiaire 19 présente en outre un orifice 29 agencé de façon à être 10 en communication avec le conduit de remplissage 27 pour permettre le remplissage en matériau de stockage thermique. Le remplissage en matériau à changement de phase, est réalisé de préférence sous forme liquide aux conditions de température appropriées. 15 On a représenté sur les figures 5 et 6, un deuxième mode de réalisation d'un tube d'échange thermique 3 configure pour recevoir d'une part le premier fluide, tel qu'un fluide réfrigérant, et d'autre part le matériau à changement de phase selon l'invention. Seules les différences par rapport au premier mode de réalisation sont détaillées ci-après. 20 Deuxième mode de réalisation Selon ce deuxième mode de réalisation, la plaque intermédiaire 119 est configurée pour délimiter d'un côté de la plaque intermédiaire 119 au moins un canal 111 pour la circulation dudit fluide réfrigérant et de l'autre côté de la plaque 25 intermédiaire 119 au moins un réservoir 113 pour le matériau à changement de phase. Selon l'exemple illustré sur la figure 5, au moins un canal de circulation 111 du fluide réfrigérant est défini entre la plaque intermédiaire 119 et la première plaque 115, tandis qu'au moins un réservoir 113 du matériau à changement de phase est défini entre la plaque intermédiaire 119 et la deuxième plaque 117. 30 Ainsi, le fluide réfrigérant est en contact thermique avec le matériau à changement de phase à travers la plaque intermédiaire 119 et le transfert thermique du froid est réalisé à travers la paroi de cette plaque intermédiaire 119.
Au moins l'une des première ou deuxième plaque 115, 117 peut présenter une nervure longitudinale 110. Selon l'exemple représenté sur la figure 5, la première plaque 115 présente une 5 nervure longitudinale 110 délimitant deux canaux de circulation 111 sensiblement parallèles. La circulation du fluide réfrigérant dans ces deux canaux de circulation 111 peut se faire selon une direction commune ou en sens opposés. La plaque intermédiaire 119 peut également comporter une nervure complémentaire 110' destinée à la liaison de la plaque intermédiaire 119 avec la 10 première plaque 115, en sorte que ces dernières définissent le ou les canaux de circulation 111, ici au nombre de deux, pour le fluide réfrigérant. De plus, la surface externe d'au moins une des première ou deuxième plaque, ou des deux plaques 115 et 117, qui est configurée pour être en contact avec le flux d'air 15 traversant le faisceau, peut être pourvue d'alvéoles 131. Selon l'exemple illustré sur la figure 5, la deuxième plaque 117 présente sur sa surface externe 118 une pluralité d'alvéoles 131 configurées pour augmenter la surface de transfert thermique entre le matériau à changement de phase et le flux d'air. 20 Le tube d'échange thermique 103 intégrant un réservoir 113 de matériau à changement de phase peut être configuré pour être assemblé à un deuxième tube identique 103, ou à un tube d'échange thermique de structure différente, par exemple à un tube standard ne comprenant pas un tel réservoir 113 de matériau à changement de phase. 25 Deux tubes d'échange thermique 103 selon le deuxième mode de réalisation peuvent être joints par leur deuxième plaque 117 comme illustré sur la figure 6. La deuxième plaque 117 d'un tube d'échange thermique 103 est dans ce cas avantageusement configurée pour être jointe à une deuxième plaque 117 d'un autre tube d'échange thermique 103. 30 Les première et deuxième plaques 115, 117 et/ou la plaque intermédiaire 119 sont avantageusement configurées pour être jointes l'une à l'autre à leur pourtour, par exemple au niveau d'un bord relevé. La première plaque 115 pourra en outre être -12- configurée pour permettre un pré-assemblage des première et deuxième plaques 115, 117 et/ou de la plaque intermédiaire 119, par exemple, comme représenté sur les figures 5 et 6, par des pattes périphériques 133 de la première plaque 115 rabattables sur le bord de la deuxième plaque 117.
On peut prévoir en outre d'agencer un intercalaire 135 permettant d'améliorer l'échange thermique avec le flux d'air au niveau de la surface de la première plaque 115 qui n'est pas en vis-à-vis de la plaque intermédiaire 119. De plus, le remplissage en matériau à changement de phase, de préférence sous forme liquide aux conditions de température appropriées peut être réalisé à l'aide d'un orifice de remplissage propre à chaque tube d'échange thermique 103 comprenant un réservoir 113 de matériau à changement de phase, avantageusement à l'aide d'une tubulure commune 127 à un assemblage de deux tubes d'échange thermique 103 tel que représenté sur la figure 6.
On décrit ci-après plus en détail le matériau à changement de phase selon l'invention avec lequel les réservoirs 13 et 13' ou 113 d'un tube d'échange thermique 3 ou 103 selon le premier mode de réalisation ou selon le deuxième mode de réalisation sont remplis.
Matériau à changement de phase Le matériau à changement de phase peut être un matériau capable d'emmagasiner des frigories et en outre apte à restituer les frigories emmagasinées au flux d'air à destination de l'habitacle traversant l'échangeur thermique 1, notamment lors d'un arrêt de la boucle de climatisation, et donc d'un arrêt de l'échangeur thermique 1, ici un évaporateur 1. Le matériau à changement de phase est notamment un matériau biphasique, dont une restitution du froid est réalisée lors du changement d'une phase à l'autre, au contact du flux d'air plus chaud, lorsque la circulation du fluide réfrigérant est interrompue. Le changement de phase dans l'autre sens est réalisé grâce aux frigories produites par le fluide réfrigérant une fois que celui-ci circule à nouveau. Autrement dit, lorsque la boucle de climatisation fonctionne, le matériau à changement de phase cède de l'énergie -13- calorifique au flux d'air à destination de l'habitacle en passant en phase solide. Lorsque la boucle de climatisation est à l'arrêt, le flux d'air à destination de l'habitacle circulant au contact du matériau à changement de phase est refroidi par ce dernier qui lui prélève de l'énergie calorifique en passant en phase liquide. On parle également de phases de congélation / décongélation du matériau à changement de phase. Selon l'invention, le matériau à changement de phase est un matériau sans classification dangereuse, présentant un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C, plus précisément strictement supérieur à 200°C. Certaines caractéristiques de ce matériau à changement de phase « propre » 10 (PCM1) sont répertoriées dans le tableau ci-dessous en comparaison avec les caractéristiques d'un matériau à changement de phase selon l'art antérieur comprenant un matériau issu de l'industrie pétrolière, tel que de la paraffine (PCM2) : PCM 1 PCM 2 Toxicité Non nocif (aucun symbole de danger) Classé comme nocif (symbole de danger : Xn requis) Point d'auto-inflammation > 200°C Entre 120 et 140°C Biodégradabilité (durée de traitement du déchet) 6 mois 100 ans Un tel matériau présente donc un risque d'inflammation réduit par rapport aux 15 solutions de l'art antérieur de matériau à changement de phase utilisé dans les échangeurs thermiques notamment pour véhicule automobile, qui sont issus de l'industrie pétrolière et présentent un point d'auto-inflammation inférieur (entre 120°C et 140°C). Ce produit n'a aucune classification nocive. 20 Un tel matériau est donc sans limitation particulière ni traitement spécifique dû à la présence de produit dangereux, ni nécessité d'indiquer de façon visible une classification en produit dangereux. En conséquence, il est inutile de marquer l'échangeur thermique 1 comprenant -14- un tel matériau à changement de phase comme contenant un produit nocif, notamment en apposant une étiquette ayant le symbole « Xn » comme cela est obligatoire pour les échangeur thermique selon l'art antérieur comprenant un matériau à changement de phase classé « nocif». Il n'est désormais plus nécessaire d'identifier également tout contenant de transport, tel qu'un carton d'emballage, avec un tel symbole de nocivité. En outre, du fait que le matériau à changement de phase utilisé ne soit pas classé dans la catégorie des produits nocifs, il est inutile de prévoir une chaîne spécifique de traitement, par exemple lors du traitement des déchets, ni de prévoir de précaution spécifique d'utilisation et/ou de manipulation par exemple en cours de réparation du véhicule automobile, comme cela est obligatoire pour les échangeur thermiques de l'art antérieur comprenant un matériau à changement de phase classé « nocif ». De plus, le matériau à changement de phase est avantageusement issu de produit de l'agriculture. Selon le mode de réalisation décrit, le matériau à changement de phase est formé 15 à partir d'un ester d'acide gras saturé dérivés de graisse animale ou d'huile végétale, ou d'un mélange d'une ou plusieurs graisses animales et/ou huiles végétales. Ces acides gras de type acide carboxylique à chaîne aliphatique sont formés par des chaînes carbonées de 4 à 36 atomes. En outre, le temps de traitement du déchet pour un matériau à changement de 20 phase selon l'invention est d'environ 6 mois et est donc beaucoup plus rapide par rapport aux matériaux à changement de phase issus de l'industrie pétrolière de l'art antérieur. De plus, un matériau à changement de phase selon l'invention présente avantageusement une durée de vie de l'ordre de plus de 60 000 cycles de congélation 25 sans perte de performances. Le matériau à changement de phase utilisé est par exemple sélectionné pour avoir une température de changement de phase de l'ordre comprise entre 8 °C et 11 °C. Le matériau à changement de phase utilisé peut présenter une chaleur latente comprise entre 100 et 300 kJ/kg. 30 En outre, l'utilisation d'un tel matériau à changement de phase plus propre n'altère pas les performances de l'échangeur thermique 1. En effet, comme illustré sur la figure 7, on constate que la courbe de -15- performance d'un matériau à changement de phase utilisé selon l'invention, identifiée par des triangles sur la figure 7, en fonction du temps de charge et de décharge énergétique, suit une évolution similaire par rapport à deux courbes témoin d'un matériau à changement de phase comprenant de la paraffine selon l'art antérieur.
Procédé de fabrication de l'échangeur thermique L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un échangeur thermique 1 comprenant un ou plusieurs réservoirs 13, 13' ou 113 d'un tel matériau à changement de phase.
Le procédé comprend les étapes suivantes : on assemble au moins un tube d'échange thermique 3; 103 comprenant au moins un canal de circulation 11, 11' ; 111 du premier fluide et au moins un réservoir 13, 13' ; 113, et on remplit le réservoir 13, 13' ; 113 d'un matériau à changement de phase présentant un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C. Selon le premier mode de réalisation en référence aux figures 1 à 4, on assemble l'ensemble des tubes d'échange thermique 3, et on remplit l'ensemble des réservoirs 13, 13' de matériau à changement de phase à l'aide de conduits de remplissage 27 des tubes d'échange thermique 3 en communication fluidique les uns aux autres et en communication fluidique avec un orifice de remplissage 28 ménagé sur au moins une plaque de fermeture 5 du faisceau. En effet, comme expliqué précédemment, du fait que la plaque intermédiaire 19 présente des orifices 25 permettant de mettre en communication les réservoirs latéraux 13' d'une plaque 15 ou 17 avec le réservoir central 13 de l'autre plaque du tube d'échange thermique 3, lorsque le réservoir central 13 en communication fluidique avec le conduit de remplissage du tube d'échange thermique 3 correspondant se remplit, les réservoirs latéraux 13' de l'autre plaque du tube d'échange thermique se remplissent.
Selon le deuxième mode de réalisation en référence aux figures 5 et 6, on pré- assemble par deux les tubes d'échange thermique 103. Pour ce faire, on assemble deux tubes d'échange thermique 103 comprenant -16- respectivement une première plaque 115, une deuxième plaque 117 et une plaque intermédiaire 119, par leurs deuxièmes plaques 117. Deux tubes d'échange thermique 103 selon le deuxième mode de réalisation pré-assemblés peuvent être assemblés à d'autres assemblages de deux tubes d'échange 5 thermique 103 selon le deuxième mode de réalisation ou a des tubes standards sans réservoirs de matériau à changement de phase. L'ensemble de l'échangeur thermique 1 peut ensuite être assemblé par passage dans un four de brasage. On remplit par la suite les réservoirs 113 des deux tubes d'échange thermique 10 103 pré-assemblés à l'aide d'une tubulure 127 commune aux deux tubes d'échange thermique 103. La tubulure commune 127 est par exemple en communication fluidique avec un orifice de remplissage (non visible) propre à chaque tube d'échange thermique 103.
15 Le procédé de fabrication de l'échangeur thermique 1 est dépourvu d'une étape spécifique de marquage de l'échangeur thermique 1 comme cela est nécessaire dans l'art antérieur afin d'identifier rapidement que cet échangeur thermique de l'art antérieur contient un matériau classé nocif, en prévoyant couramment dans l'art 20 antérieur une étape d'apposition d'une étiquette présentant le symbole « Xn ». Il n'y a donc plus une telle étiquette « Xn » sur l'échangeur thermique 1 selon l'invention. Par la suite, dans le process d'approvisionnement de cet échangeur thermique 1, il est également dépourvu de toute étape de marquage spécifique du contenant de transport de l'échangeur thermique 1, comme cela était nécessaire dans l'art antérieur.
25 On comprend donc que l'utilisation d'un matériau à changement de phase présentant un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C dans un échangeur thermique 1 comprenant des réservoirs de matériau à changement de phase permet, de maintenir le refroidissement d'un habitacle du véhicule pendant une période de temps 30 donnée, en particulier lors des arrêts courts du moteur du véhicule, dans laquelle le matériau à changement de phase restitue des frigories à l'air traversant l'échangeur sans dégradation de la performance par rapport aux solutions de l'art antérieur utilisant un -17- matériau à changement de phase classé nocif. Comme dit précédemment, le matériau à changement de phase est non nocif, sans risque supplémentaire d'inflammation. Dans le procédé de fabrication de l'échangeur thermique 1, il y a donc 5 suppression d'une étape de marquage comme produit nocif, par exemple en apposant une étiquette présentant sur le symbole « Xn » aussi bien sur l'échangeur thermique 1 que sur un contenant de transport de cet échangeur thermique 1. Ainsi, il est immédiatement visible, du fait de l'absence d'un tel marquage, que l'échangeur thermique 1 ne contient pas de substance nocive.
10 Enfin, la gestion de l'échangeur thermique 1 en production ou en réparation ne nécessite plus de logistique spécifique ni de protection des personnes spécifique. Il en va de même pour le stockage ou le recyclage ou encore le traitement des déchets. Enfin, on utilise alors un matériau dit écologique car issu de l'agriculture et non plus issu de l'industrie pétrolière. 15

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Échangeur thermique (1) entre au moins un premier fluide et un deuxième fluide, notamment pour véhicule automobile, ledit échangeur (1) comportant un faisceau de tubes d'échange thermique (3 ; 103), un tube d'échange thermique (3 ; 103) comprenant au moins un canal de circulation (11, 11' ; 111) du premier fluide et au moins un réservoir (13, 13' ; 113) d'un matériau à changement de phase, caractérisé en ce que le matériau à changement de phase est choisi de sorte qu'il présente un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C.
  2. 2. Échangeur selon la revendication 1, dans lequel le matériau à changement de phase est un ester d'acide gras saturé dérivés de graisse animale et/ou d'huile végétale.
  3. 3. Échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : un tube d'échange thermique (3 ; 103) comprend une première plaque (15 ; 115), une deuxième plaque (17 ; 117) et une plaque intermédiaire (19 ; 119) agencée entre les deux plaques (15, 17 ; 115, 117), et la première plaque (17 ; 117) et/ou la deuxième plaque (19 ; 119) comprend au moins un canal de circulation (11, 11' ; 111) du premier fluide et/ou au moins un réservoir (13, 13' ; 113) du matériau à changement de phase.
  4. 4. Échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier fluide est un fluide réfrigérant, ledit échangeur étant agencé de manière à être traversé par un flux d'air à destination de l'habitacle dudit véhicule formant le deuxième fluide, et configuré pour travailler en évaporateur de manière à refroidir le flux d'air le traversant.
  5. 5. Procédé de fabrication d'un échangeur thermique selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : on assemble au moins un tube d'échange thermique (3 ; 103) comprenant au moins un canal de circulation (11, 11' ; 111) du premier fluide et au moins un réservoir (13, 13' ; 113), et-19- on remplit le réservoir (13, 13' ; 113) d'un matériau à changement de phase présentant un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel on assemble l'ensemble des tubes d'échange thermique (3), et dans lequel on remplit l'ensemble des réservoirs (13, 13') de matériau à changement de phase à l'aide de conduits de remplissage (27) des tubes d'échange thermique (3) en communication fluidique les uns aux autres et en communication fluidique avec un orifice de remplissage (28) ménagé sur au moins une plaque de fermeture (5) dudit faisceau.
  7. 7. Procédé selon la revendication 5, comprenant une étape de pré-assemblage de deux 10 tubes d'échange thermique (103), et dans lequel on remplit les réservoirs (113) des deux tubes d'échange thermique (103) pré-assemblés à l'aide d'une tubulure (127) commune aux deux tubes d'échange thermique (103).
  8. 8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on assemble deux tubes d'échange thermique (103) comprenant respectivement une première plaque (115), une 15 deuxième plaque (117) et une plaque intermédiaire (119), en joignant les deuxièmes plaques (117).
  9. 9. Utilisation d'un matériau à changement de phase présentant un point d'auto-inflammation supérieur à 200°C dans un échangeur thermique (1) pour véhicule automobile conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4.
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