FR3052549B1 - Echangeur stockeur d'energie thermique - Google Patents

Abstract

Est concerné un échangeur thermique comprenant : - au moins un premier espace libre (7,9) pour un fluide (3), - au moins une paroi thermiquement conductrice (11) qui limite au moins localement ledit au moins un premier espace libre, de telle sorte qu'un échange de chaleur puisse intervenir entre ledit premier fluide et ladite au moins une paroi thermiquement conductrice. Pour disposer d'une fonction de stockage d'énergie thermique, ladite au moins une paroi thermiquement conductrice est creuse et renferme un matériau (13) de stockage d'énergie thermique par accumulation de chaleur latente, en échange thermique avec ledit fluide (3).

Description

ECHANGEUR STOCKEUR D’ENERGIE THERMIQUE

La présente invention concerne le domaine de la gestion thermique.

Sont concernés en particulier : - un échangeur thermique pour mettre en œuvre un échange d’énergie thermique avec au moins un premier fluide ou entre un premier fluide et un deuxième fluide, - un élément en forme générale de plaque polygonale pour la réalisation d’une paroi creuse de cet échangeur thermique, notamment dans deux cas plus particuliers, - un premier ensemble comprenant plusieurs tels éléments assemblés, - un second ensemble comprenant l’échangeur thermique précité, avec tout ou partie de ses caractéristiques, et un boîtier thermiquement isolant qui le contient, - et une installation de gestion thermique pourvue dudit échangeur.

Dans la technique il existe bien sûr des échangeurs thermiques.

Ainsi, les publications de demandes de brevet EP165179 et WO1989000664 proposent-t-elles respectivement un échangeur à plaques et un échangeur tubulaire.

Un problème demeure toutefois en liaison avec la capacité, sur des circuits où circule au moins un fluide, à des températures différentes suivant les moments, à tirer utilement parti de cette situation pour une gestion thermique efficace invitant à éviter de perdre inutilement l’énergie thermique dont ce(s) fluide(s) disposent, ne serait-ce que du fait de cette différence de températures.

Il peut effet être typique qu’à un moment donné un premier fluide soit en situation de libérer, ou en nécessité d’avoir à libérer une énergie thermique dont ultérieurement un deuxième fluide peut avoir besoin, ou tout fluide, voire même lui-même, et/ou que certains fluides soient à un moment à chauffer et à un autre moment à refroidir. En outre, la gestion thermique d’une installation, et chercher à éviter de perdre inutilement de l’énergie thermique, sont maintenant des considérations à prendre en compte. C’est dans ce cadre qu’il est ici proposé un échangeur thermique comprenant : - au moins un premier espace libre pour un (premier) fluide, - au moins une paroi thermiquement conductrice qui limite au moins localement ledit au moins un premier espace libre, de telle sorte qu'un échange de chaleur puisse intervenir entre ledit premier fluide et ladite au moins une paroi thermiquement conductrice, caractérisé en ce que, pour disposer d’une fonction de stockage d’énergie thermique, ladite au moins une paroi thermiquement conductrice est creuse et renferme un matériau de stockage d’énergie thermique par accumulation de chaleur latente, en échange thermique avec au moins ledit premier fluide.

Pour mettre en œuvre un échange thermique entre un premier et un deuxième fluide : - l'échangeur comprendra en outre au moins un deuxième espace libre pour le deuxième fluide, de telle sorte que lesdits premier et deuxième fluides s'écoulent dans les premier(s) et deuxième(s) espaces libres, respectivement, - et ladite au moins une paroi thermiquement conductrice séparera entre eux lesdits premier et deuxième espaces libres, de telle sorte que l'échange de chaleur entre lesdits premier et deuxième fluides ait lieu à travers ladite au moins une paroi thermiquement conductrice.

Ainsi, on disposera d’un échangeur thermique à capacité de stockage puis de restitution différée d’une énergie thermique et susceptible de traiter la gestion thermique de deux fluides.

Il peut aussi se trouver qu’un fluide ait dans l’échangeur davantage à attendre en termes de changement de température du matériau de stockage d’énergie thermique que d’un échange avec un autre fluide.

Dans ce cas, il est proposé que ledit premier espace libre soit, dans l’échangeur, scindé en au moins deux (sous-)conduits où pourront circuler en même temps les deux flux (a priori globalement parallèles) du premier fluide, la paroi thermiquement conductrice qui renferme le matériau de stockage d’énergie thermique étant alors interposée entre lesdits deux (sous-)conduits.

Si effectivement on veut mettre en œuvre un échange thermique entre un premier et un deuxième fluides, dans le contexte ci-dessus, il est alors proposé que l'échangeur comprenne en outre: - au moins un deuxième espace libre pour le deuxième fluide, de telle sorte que lesdits premier et deuxième fluides s'écoulent dans les premier(s) et deuxième(s) espaces libres, respectivement, - et une paroi thermiquement conductrice additionnelle séparant entre eux lesdits premier et deuxième espaces libres, de telle sorte que l'échange de chaleur entre les deux fluides ait lieu à travers ladite paroi thermiquement conductrice additionnelle. A priori, cette paroi thermiquement conductrice additionnelle sera dépourvue de matériau de stockage d’énergie thermique.

La qualité des échanges thermiques sera favorablement à considérer pour atteindre une solution performante tout en prévoyant une capacité de fabrication en grande série pour une application possible sur des véhicules. Ceci peut avoir une conséquence directe sur le poids et/ou l’encombrement, donc la pertinence, de la solution.

Aussi est-il proposé que la, ou chaque dite paroi puisse présenter intérieurement une succession de creux où sont disposées des parties du matériau de stockage d’énergie thermique.

Associer ainsi creux multiples et/ou imbrication de formes (bosses et creux) va permettre d’optimiser le poids et l’encombrement, pour une efficacité donnée, voire de créer des poches/alvéoles servant de réceptacles éventuellement individualisés pour le produit à accumulation de chaleur latente.

Et pour optimiser aussi échanges thermiques, fabrication et utilisation, il est recommandé que la ou les paroi(s) comprennent des plaques présentant individuellement une face extérieure à placer en contact avec le premier ou le deuxième fluide et une face intérieure opposée, la face intérieure de l’une au moins desdites plaques présentant des creux où sont disposées des parties du matériau de stockage d’énergie thermique.

En complément, il est proposé que les faces intérieures des plaques puissent présenter chacune des creux qui se font face, de sorte qu’individuellement les parties du matériau de stockage d’énergie thermique disposées dans les creux soient engagées dans deux dits creux qui se font face.

Ainsi, on facilitera la mise en place puis sécurisera le maintien en place de ces parties du matériau de stockage d’énergie thermique à disposer dans les creux

Et pour fabriquer les plaques pourvues de ces creux, on pourra alors de façon assez simple, partir de plaques métalliques plane, les emboutir pour y former les creux, remplir avec le matériau de stockage d’énergie thermique les creux de l’une des plaques, et coiffer le tout avec l’autre plaque, puis fixer a priori en soudant (dans la présente description, soudage, et autres techniques assimilées telles le soudage-diffusion, ou le brasage sont des équivalents).

Aucun besoin de conteneur pour le matériau de stockage (qui pourra être à base de MCP) ni d’autres pièces de fermeture des creux, ou volumes de réception de ce matériau.

Lorsque l’on mentionne que l’échangeur comprend des plaques à face intérieure présentant des creux, il pourrait ne s’agir que d’une seule plaque repliée sur elle-même.

Pour par ailleurs faciliter la fabrication, le stockage et l’utilisation du matériau de stockage d’énergie thermique, y compris sa mise en place, il est proposé que, dans une dite paroi creuse, ce matériau présente un état solide sous la forme d’un bloc unique présentant des creux et des bosses. Aucun besoin d’un conteneur étanche à remplir avec ce matériau.

De la sorte, il pourra en outre y avoir auto-calage du matériau dans la paroi, ce qui est appréciable en manipulation et fabrication série.

Pour favoriser la rigidité des plaques tout en tirant parti des zones en bosses et creux alors formées, il est aussi proposé que lesdites plaques comprennent des plaques ondulées définissant des canaux allongés formant les creux où sont disposées desdites parties du matériau de stockage d’énergie thermique.

Il s’agira là encore d’une réalisation ergonomique, assez simple, pouvant être obtenue par emboutissage de plaques métalliques. Au maximum deux plaques, sans conteneur à MCP, suffiront.

Une telle solution permettra de guider le fluide dans son espace libre de circulation, suivant par exemple deux directions générales transversales l’une à l’autre, à deux étages différents de l’échangeur, typiquement dans lesdits premier et deuxième espaces libres de circulation des fluides.

En tant que matériau(x) de stockage d’énergie thermique, on prévoira donc favorablement l’utilisation d’(au moins) un matériau MCP. En alternative, il est possible, bien que jugé non préférable ici, d’utiliser un dispositif opérant sur la base de réactions thermochimiques réversibles que prévues dans la technologie TCS : (CaO/Ca(OH)2 ; oxydes métalliques -restructuration- ; sulfures ; voir http://energy.gov/sites/prod/files/2014/01 /f6/tces_workshop_2013_sa ttler.pdf ). A toute fin, il est confirmé qu’un matériau à changement de phase - ou MCP ; PCM en anglais - désigne un matériau capable de changer d'état physique, par exemple entre liquide et solide, dans une plage de température comprise par exemple entre -50°C et 180°C. Le transfert de chaleur (ou transfert thermique) s’opère par utilisation de sa Chaleur Latente (CL) : le matériau peut alors stocker ou céder de l'énergie par simple changement d'état, tout en conservant une température sensiblement constante, celle du changement d'état.

Quant à l’expression « transversalement » ou « transversal(e) », elle a pour sens orienté(e) de façon transverse, pas nécessairement strictement perpendiculaire, par rapport à un axe ou une direction de référence.

Le(s) matériau(x) thermiquement isolant(s) ci-après mentionnés pourra(ont) être un isolant « simple » comme de la laine de verre, mais on préférera certainement une mousse, par exemple de polyuréthane ou de polyisocyanurate, ou encore plus favorablement un matériau thermiquement isolant poreux, voire nano-poreux, (ce qui inclus donc les mousses mais également les matériaux fibreux, tels que la laine de verre ou de roche) disposé dans une enveloppe sous vide, pour définir au moins un panneau isolant, PIV.

Par « PIV » ou structure PIV, on entend une structure sous « atmosphère contrôlée », c’est-à-dire soit remplie par un gaz ayant une conductivité thermique inférieure à celle de l’air ambiant (26mW/m.K), soit en «dépression», donc sous une pression inférieure à la pression ambiante (donc < 105Pa). Une pression entre 10'2Pa et 104Pa dans l’enceinte pourra en particulier convenir. L’enceinte pourra contenir au moins un matériau isolant thermique a priori poreux (tailles de pores inférieures à 1 micron). Dans ce cas, la performance de la gestion thermique à assurer sera encore améliorée, voire le poids d’ensemble diminué par rapport à un autre isolant. Typiquement, les panneaux PIV (panneau isolant sous vide ; VIP en anglais) sont des isolants thermiques où au moins un matériau poreux, par exemple en gel de silice ou poudre d’acide silicique (SiO2), est pressé en plaque et entouré, sous vide d’air partiel, d’une feuille enveloppante étanche aux gaz, par exemple en matière plastique et/ou ou aluminium laminé. Le vide obtenu permet typiquement d’abaisser la conductivité thermique à moins de 0,01/0,020 W/mK environ dans les conditions d’utilisation. On obtient ainsi une efficacité d’isolation 3 à 10 fois supérieure à celle de matériaux isolants plus classiques. L’échangeur de chaleur précité pourra en particulier être un échangeur à plaques, avec des plaques rigides et un/des espace(s) libre(s) s'étendant à travers l'échangeur, de telle sorte que le(s) fluide(s) s'y écoule(nt), de manière transversale ou parallèle l'un par rapport à l'autre, à travers l’échangeur, si deux fluides sont concernés.

Un tel échangeur pourra être ergonomique, compact et de poids limité.

En alternative, la paroi creuse renfermant le matériau de stockage d’énergie thermique, et de préférence plus généralement l’échangeur en lui-même, sera(ont) en matériau flexible, de préférence caoutchouteux, de façon à s’adapter alors aux formes et emplacements des applications auxquelles l’échangeur/stockeur sera destiné.

Notamment dans ce cas, ladite paroi creuse, et de préférence de nouveau l’échangeur en lui-même, pourra(ont) être tubulaire.

Des applications à des durites et autres canalisations dans des véhicules notamment sont prévues, y compris dans des zones exiguës et là où le poids peut être un critère majeur.

En tant qu’élément pour la réalisation d’une paroi creuse de l’échangeur thermique précité, avec tout ou partie de ses caractéristiques, une première solution prévoit un élément en forme générale de plaque polygonale comprenant : - une première plaque présentant des creux en face intérieure et des bosses en face extérieure et, périphériquement, des bords pliés au moins pour certains dans un même sens, sur deux côtés opposés, - une deuxième plaque globalement plane, fixée avec la première plaque, engagée entre deux bords opposés pliés de la première plaque, et présentant des bosses en face extérieure et des creux en face intérieure disposés en face des creux de la première plaque, - et un matériau de stockage d’énergie thermique, par accumulation de chaleur latente, dont au moins des parties sont disposées dans les creux face à face des plaques.

Deux possibilités s’offrent ensuite, notamment : - a) lesdits bords pliés sont pliés alternativement dans un sens et en inverse sur deux côtés adjacents, ou - b) lesdits bords pliés sont pliés dans le même sens uniquement sur lesdits deux côtés opposés.

Il devrait être préféré plier la première plaque vers l’extérieur sur lesdits deux côtés opposés.

Une seconde solution d’élément précité consiste à en proposer un qui comprend : - une première plaque ayant des creux en face intérieure et des bosses en face extérieure et, périphériquement, sur deux côtés opposés, des bords pliés dans un même sens, vers l’extérieur, - une deuxième plaque fixée avec la première plaque et présentant les mêmes bosses extérieures et creux intérieurs, disposés en face des creux de la première plaque et, périphériquement, sur deux côtés opposés, de nouveau des bords pliés dans un même sens, vers l’extérieur, - ainsi que ledit matériau de stockage, dont au moins des parties sont disposées dans les creux face à face des plaques.

Pour une application avec deux fluides qui ne se mélangent pas, et au moins pour la seconde solution, les première et deuxième plaques seront de préférence tournées l’une par rapport à l’autre de 90° autour d’un axe passant par les faces intérieure et extérieure des plaques.

Pour la première solution, on pourra superposer les éléments en les faisant pivoter l’un par rapport à l’autre de 180° autour d’un axe passant par le plan global de la deuxième plaque.

Et, pour une application à deux fluides ne se mélangeant pas, une fois deux éléments de la première solution b) superposés et fixés ensemble pour créer un dit espace libre fluidique, on les disposera de préférence tournés l’un par rapport à l’autre de 90° autour d’un axe passant par les faces intérieure et extérieure des plaques.

Avec les éléments précités, on pourra en outre réaliser un ensemble où ces éléments, empilés, seront donc fixés ensemble deux à deux le long des bords pliés, pour définir entre deux faces extérieures de deux éléments disposés face à face, au moins un espace libre fluidique.

Ainsi, on pourra réaliser un échangeur modulaire, avec des modules élémentaires faciles à fabriquer, en série, typiquement par emboutissage de fines plaques métalliques légères.

Est encore concerné un autre ensemble comprenant : - l’échangeur thermique en cause, et - un boîtier thermiquement isolant, contenant cet échangeur thermique et pourvu de parois contenant au moins un isolant thermique, des volumes collecteur dudit au moins premier fluide étant interposés entre des ouvertures d’extrémité de chaque espace libre et certaines au moins des parois du boîtier traversées par des raccordements d’entrée ou de sortie dudit au moins premier fluide.

Les parois contenant l’isolant thermique seront à structure PIV si l’on vise un bon compromis performance thermique/poids/ encombrement.

Est aussi concerné une installation de gestion thermique comprenant : - l’échangeur thermique précité, avec tout ou partie d ses caractéristiques, cet échangeur étant disposé à un croisement entre un premier circuit pour le premier fluide et un deuxième circuit pour le deuxième fluide, de sorte: -- qu’hors de l’échangeur thermique, les premier et deuxième fluides circulent indépendamment dans des organes fonctionnels (sur un moteur thermique, par exemple des cylindres, un radiateur air/eau, une culasse...) sur lesquels l’un et/ou l’autre des fluides agissent ou avec lesquels ils interagissent, -- et que dans l’échangeur thermique, le premier fluide puisse circuler dans le(s) premier(s) espace(s) libre(s) et le deuxième fluide puisse circuler dans le(s) deuxième(s) espace(s) libre(s), - des moyens (tels qu’une ou plusieurs pompes) de circulation des premier et deuxième fluides, dans respectivement les premier et deuxième circuits, et - au moins une vanne placée au moins sur le deuxième circuit du deuxième fluide, pour : -- à un premier moment (T1) de fonctionnement de l’installation, laisser le premier fluide circuler seul dans l’échangeur thermique, sans le deuxième fluide, et -- à un deuxième moment (T2) de fonctionnement de l’installation, laisser les premier et deuxième fluides circuler ensemble dans l’échangeur thermique.

Si nécessaire, l’invention sera encore mieux comprise et d’autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit, faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d’un échangeur thermique conforme à l’invention, en vue avec arrachement, la figure 8 en est une vue éclatée, - la figure 2 est une vue d’un élément en forme générale de plaque polygonale pouvant définir en élévation la moitié d’un étage de l'échangeur, - la figure 2 est une coupe suivant la ligne lll-lll, - la figure 4 est une vue éclatée d’une alternative à la solution précédente, avant assemblage, - la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de l’élément de la figure 4, assemblé, - les figures 6,7 montrent en perspective deux autres alternatives d’élément pour les étages de l'échangeur, - la figure 9 est une vue avec arrachement d’une variante d’échangeur tubulaire qui peut être à structure flexible, par exemple, pour une mise en place autour (ou à la place) d’une durite, - les figures 11,12,13,14 montrent en perspective encore deux autres alternatives d’éléments pour les étages de l'échangeur, avec des vues en éclaté figures 12,14 et des coupes assemblées, suivant XI-XI et XIII-XIII, figures 11 et 13 respectivement, et - les figures 15,16 schématisent deux applications où peuvent être utilisés les échangeurs précités.

Sur les premières figures, on voit des exemples d’échangeur thermique 1 permettant un échange d’énergie thermique entre un premier fluide 3 et un deuxième fluide 5, qui peuvent liquides et/ou gazeux respectivement. L'échangeur 1 comprend : - au moins un premier espace libre 7 pour le premier fluide et au moins un deuxième espace libre 9 pour le deuxième fluide, de telle sorte que ces premier et deuxième fluides s'écoulent dans les premier(s) et deuxième(s) espaces libres, respectivement, - et au moins une paroi thermiquement conductrice 11 qui sépare entre eux deux espaces libres 7,9 adjacents, de telle sorte que l'échange de chaleur entre les fluides 3,5 ait lieu à travers la (chaque) paroi 11 concernée. L’expression «au moins un ...espace libre» indique de cet espace peut être sous forme d’un ou plusieurs volumes. Dans l’exemple des figures 6-7, il s’agit d’un seul volume avec des sortes d’entretoises définissant la hauteur de l’espace libre considéré, et dans l’exemple des figures 1-5 et 8, d’une série de volumes adjacents deux à deux canalisant chacun le fluide considéré.

La ou chaque paroi 11 est creuse et renferme un matériau 13 de stockage d’énergie thermique par accumulation de chaleur latente. Ce matériau va ainsi être, en échange thermique avec l’un au moins, et de préférence les deux premier et deuxième fluides 3,5. De la sorte, on va disposer dans l’échangeur d’une fonction de stockage d’énergie thermique.

Utiliser un ou plusieurs matériau(x) MCP va permettre de conjuguer efficacité, poids limité, souplesse dans le choix des formes voire flexibilité.

En tant que choix de ce type de matériau, on pourra en effet prévoir une composition de caoutchouc telle que décrite dans EP2690137 ou dans EP2690141. Un matériau à base de paraffine, d’acide gras eutectique (myristique-caprique) ou de sel hydraté eutectique (chlorure de calcium + potassium) pourrait aussi être utilisé. En alternative, le matériau pourrait être à base d’acide gras, de paraffine, ou de sel eutectique ou hydraté. D’autres possibilités existent, comme un MCP imprégné dans un réseau poreux.

Revenant sur la structure de l’échangeur 1, l’exemple des figures 1-7 montre que la, ou chaque paroi 11 présente intérieurement une succession de creux 15 où sont disposées des parties telles 13a, 13b du matériau 13.

De préférence, on couplera cela avec, du côté extérieur, c’est-à-dire du côté dirigé vers l’(les) premier(s) ou second(s) espace(s) libre(s) 7,9, une succession de bosses 17 sur cette paroi (au niveau donc desdits creux intérieurs 15 où s’étendront alors, entre deux dites bosses, le ou les dit(s) espace(s) libre(s) considéré(s), de sorte à imbriquer ou inter-engager ensemble ces formes afin de maximiser les surfaces d’échange thermique et la compacité, donc de favoriser un poids réduit, pour une efficacité donnée.

Pour permettre d’y loger des volumes de ce matériau 13 les plus importants, les modes de réalisation illustrés par exemple figures 2-3,5-7, montrent des creux 15 qui se font avantageusement face.

La présence des creux intérieurs 15 sur les parois 11 doit faciliter la mise en place et le maintien du matériau de stockage 13, d’autant qu’il est proposé que, dans l’hypothèse d’un MCP, il se présente, dans un état solide présentant des creux 130 et des bosses 131, ces dernières se logeant dans les creux 15. Le matériau est directement dans les creux 15 de la paroi, sans nécessiter de conteneur intermédiaire à remplir et fermer.

Ainsi, dans une paroi creuse 11, les bosses 131 du matériau de stockage viendront se loger dans les creux 15.

Et pour favoriser l’auto-calage du matériau dans la paroi 11, le mode de réalisation illustré par exemple figures 4-5 montre un matériau 13 sous la forme d’un bloc unique, autrement dit en nappe, interposé entre deux premier et deuxième espaces libres 7,9.

Pour favoriser une fabrication facile et en série, une réalisation des parois 11 avec des plaques 21, comme illustré, pourra être très appropriée.

Ces plaques 21, dont individuellement la face extérieure 210a est en contact avec le fluide 3 ou 5 considéré, présenteront favorablement, en face intérieure opposée 213 et comme illustré, lesdits creux 15 où seront dans ce cas disposées les parties concernées du matériau 13 de stockage d’énergie thermique.

Pour augmenter le volume utile du matériau 13 de stockage d’énergie thermique tout en le stabilisant dans l’échangeur 1, on peut par ailleurs conseiller que deux telles plaques 21 adjacentes face contre face, comme dans le mode de réalisation illustré aux figures 4-5, soient utilisées en tant que paroi avec, disposées entre et dans leurs creux intérieurs 15, le matériau 13, ces plaques étant séparées par (au moins) une entretoise ou cale 23.

Dans la réalisation schématisée par ces figures 4-5, l’entretoise 23 se présente comme un cadre périphérique 233 au milieu duquel s’étend le bloc de matériau 13 et des intercalaires 230 pourvus de passages 231 qui sont traversés par le bloc de matériau (son état liquide ayant permis cela), lequel a été moulé là à l’état liquide (MCP en phase liquide par exemple). L’entretoise 23 peut être métallique, avec un cadre périphérique continu et plein, 233.

Les deux plaques 21 sont alors séparées par le bloc de matériau 13 et l’entretoise 23. Le tout est fixé ensemble périphériquement de façon étanche vis-à-vis du matériau 13 dans son état liquide.

Si en alternative l’on souhaite favoriser les imbrications précitées tout en maintenant ensemble directement deux plaques adjacentes par leurs faces intérieures 213, par exemple par soudage direct de plaques métalliques entre les creux 15, face contre face, on pourra préférer, comme dans la réalisation illustrée figures 1-3, que, dans une paroi creuse 11, le matériau 13 se présente comme une série de plusieurs éléments 134 ventrus ou bombés extérieurement, chacun adapté pour être logé dans au moins un dit creux 15, de sorte qu’entre deux creux côte à côte, tels que 15a1,15a2, d’une même plaque il n’y ait pas de matériau 13 de stockage d’énergie thermique.

Les creux 15 peuvent définir individuellement une alvéole 25 à contour fermé (figures 1-3).

Ceci pourra permettre de réaliser les parois 11 par moulage, ou, si elles sont métalliques, en emboutissant une série de telles alvéoles 25 sur une unique plaque qui pourra être ensuite pliée sur ses bords latéraux (voir ci-après), voire pliée sur elle-même, pour créer le volume fermé 25 pouvant contenir chacun une partie dudit matériau 13.

Pour favoriser la rigidité des plaques tout en tirant parti des zones en bosses 17 et creux 15 alors formés, il est aussi proposé, en alternative, comme dans la réalisation illustrée figures 2,3, que lesdites plaques 21 soient ondulées, définissant des canaux allongés 151 formant les creux 15 où sont disposées desdites parties du matériau 13.

Une telle solution permettra de guider le fluide 3 ou 5 considéré dans son espace libre de circulation 7 ou 9, suivant par exemple deux directions générales 7a, 9a transversales l’une à l’autre à deux étages 27a,27b différents de l’échangeur 1, typiquement dans lesdits premier et deuxième espaces libres de circulation des fluides (figure 1 notamment).

Ce qui précède doit permettre de comprendre qu’il sera aisé avec une base de réalisation en plaques de construire un échangeur-stockeur 1 multi-étages à partir d’une série de modules élémentaires 10 construits avec un type unique de plaque 10a, comme dans les réalisations illustrée figure 7 par exemple, ou de deux types de plaques 10b1,10b2 comme dans la réalisation des figures 2,3,6 par exemple. L’échangeur de chaleur 1 pourra en particulier être un échangeur à plaques, avec des plaques 21 rigides et des premier et deuxième espaces libres 7,9 s'étendant à travers l'échangeur, de telle sorte que les premier et deuxième fluides s'y écoulent de manière transversale ou parallèle l'un par rapport à l'autre.

Les étages de l’échangeur-stockeur 1 s’élèveront alors suivant une direction A perpendiculaire au plan général 100a des plaques alors parallèles entre elles.

En alternative, la paroi creuse 11 renfermant le matériau 13, et de préférence, plus généralement l’échangeur-stockeur 1 en lui-même, sera(ont) en matériau flexible, de préférence caoutchouteux, comme dans la réalisation illustrée figure 9.

Notamment dans ce cas, ladite paroi creuse 11, et de préférence de nouveau l’échangeur-stockeur 1 en lui-même, pourra(ont) être tubulaire(s), pour par exemple une application à des durites et autres canalisations dans un véhicule (automobile, aéronef, navire...), typiquement là où le poids ou l’accessibilité est un critère majeur.

Ainsi, figure 9, voit-on que l’échangeur thermique 110 tubulaire comprend encore les premier et deuxième espaces libres 7,9 pour deux fluides d’échange 3,5, avec une paroi thermiquement conductrice 11 creuse entre eux à matériau 13 (MCP typiquement). La paroi 11 présente extérieurement et intérieurement une succession de bosses et creux 15,17.

La réalisation a pu se faire à partir d’une forme en plaque plane souple roulée sur elle-même sensiblement en cylindre et fixée à elle-même à ses extrémités enroulées pour obtenir un tube fermé latéralement.

Des raccords 101,103, différenciés pour chaque fluide, permettent les entrées et sorties des fluides 3,5. Au centre peut encore circuler un troisième fluide 105 qui peut aussi être en échange thermique avec le fluide périphérique qui circule radialement le plus près de lui, ici le fluide 5. Pour créer un échange thermique entre le fluide 105 et le fluide périphérique qui circule radialement le plus près de lui, ici le fluide 5, la paroi 111 de l’échangeur thermique 110 qui les sépare est thermiquement conductrice. Les chemins de circulations des fluides dans l’échangeur thermique 110 peut être divers: circulations pour certains en sens contraires (voir figure 9), en hélices pour tout ou partie des fluides périphériques 3,5... etc

Concernant le caractère modulaire que pourra avoir l’échangeur-stockeur 1, les exemples de réalisations des figures 1-5,8, permettent de constater une possible réalisation à partir d’un élément 100 en forme générale de plaque polygonale (ici rectangulaire) comprenant : - une première plaque 10b1 présentant périphériquement, sur tous ses bords, des rebords (ou bords pliés) 29a,29b alternativement dans un sens et en inverse sur deux côtés adjacents 31 a,31 b puis 31 c,31 d, et des creux 15 en face intérieure 213 et des bosses 17 en face extérieure, - une deuxième plaque 10b2 fixée avec la première plaque 10b1, engagée entre deux rebords opposés, 29b, de la première plaque et présentant elle aussi des bosses 17 en face extérieure et des creux 15 en face intérieure, ces creux étant disposés en face des creux 15 de la première plaque 10b1 (voir figure 3 par exemple), - et donc le matériau 13 dont au moins des parties 13a sont individuellement disposées dans les creux 15 des plaques.

Pour fixer ensemble les plaques, chacune présentera avantageusement un encadrement plan 31 continu, deux encadrements plans 31 (appliqués l’un contre l’autre) de deux plaques 10b1,10b2 venant face intérieure contre face intérieure (première solution, figures 2-3) ou face intérieure contre face plane du cadre formant l’entretoise ou cale 23 (seconde solution, figures 4-5), pour être donc fixées ensemble de façon étanche, comme précité.

Les exemples de réalisations des figures 6,7 montrent des alternatives de réalisations à partir d’un élément 101 ou 103 respectivement.

Dans une première variante, comme figure 6, un élément 101 toujours en forme générale de plaque polygonale (ici rectangulaire) comprend : - une première plaque 10c1 présentant des creux 15 en face intérieure et des bosses 17 en face extérieure et, périphériquement, sur deux côtés opposés, des rebords, ou bords pliés 29a1,29a2, dans un même sens, vers la face extérieure 212a, - une deuxième plaque 10c2 fixée avec la première plaque et présentant des bosses 17 en face extérieure et des creux 15 en face intérieure disposés en face des creux de la première plaque10c1, et, périphériquement, sur deux côtés opposés, des bords 29a3,29a4 également pliés dans un même sens, vers la face extérieure 212b, les première et deuxième plaques pouvant être tournées l’une par rapport à l’autre de 90° autour d’un axe passant par les faces intérieure et extérieure des plaques (axe A), si l’on veut des flux de fluide 3,5 non mélangés et transversaux, - et toujours le matériau intermédiaire 13.

Figures 6-7, les blocs de MCP sont isolés/distincts les unes des autres. Les creux où sont disposées les parties ventrues 134 du matériau 13 définissent individuellement une alvéole 25 à contour fermé.

Dans une seconde variante, comme figure 7, l’élément 103 de forme générale de plaque polygonale (ici rectangulaire) comprend : - une première plaque 10b1 présentant des bosses 17 en face extérieure et des creux 15 en face intérieure, et, - une deuxième plaque 10b2 globalement plane présentant les mêmes bosses 17 et creux 15 disposés en face des creux de la première plaque 10b1, - et toujours le matériau intermédiaire 13.

Les creux 15 face à face définissent des alvéoles 25 individuelles à matériau.

La deuxième plaque 10b2 est engagée entre deux bords opposés pliés de la première plaque.

Les plaques 10b1,10b2 seront fixées ensemble par leurs surfaces et zones planes respectives qui s’étendent entre les creux intérieurs 15.

En face extérieure et périphériquement sur tous ses côtés, la première plaque 10b1 présente (comme celle des figures 2,3) des bords 29a1,29a,29a3,29a4 pliés en sens inverse deux à deux, d’un côté au côté adjacent.

Pour former l’un des espaces libres (7,9), les extrémités 290 des bords pliés seront ensuite fixées avec (typiquement soudés/brasés) avec les extrémités 290 des bords pliés d’un autre élément 101 ou 103.

On pourra procéder de manière comparable avec les solutions des figures 1-5 pour créer le ou les espaces libres (9 et/ou 10) ; extrémités repérées 291 des bords pliés, figures 1-3.

En d’autres termes, on pourra réaliser un ensemble 160 d’éléments (figure 1) du type présenté ci-avant comprenant plusieurs dits éléments 100, 101,103 par exemple, fixés ensemble deux à deux le long des bords pliés, tels que 29a1,29a2,29a3,29a4, pour définir entre deux faces extérieures de deux éléments disposés face à face au moins un espace libre 7 ou 9.

Si deux fluides sont alors en circulation, comme ceux 3,5 des figures 1,8, ils pourront circuler en parallèle ou transversalement l’un à l’autre, suivant les orientations relatives des plaques adjacentes superposées utilisées.

Figures 1,8, on notera qu’avec un empilement suivant une direction A d’une succession étagée par exemple d’éléments 100 : - issus chacun de l’assemblage de première plaque 10b1, à rebords alternés 29a ou 29b sur tous les côtés (31 a,31 b,31 c,31 d), avec une deuxième plaque 10b2, - et disposés, d’un étage 27a au suivant 27b, avec une rotation relative de 90° autour de l’axe A (ici axe de symétrie), on va pouvoir créer, comme illustré, une succession d’espaces libres 7 puis 9, étage après étage, avec, entre deux étages successifs, tels 161,162, une paroi creuse 11, à alvéoles 25 dans l’exemple, contenant du matériau 13.

Les fluides 3,5 passent, un étage sur deux, dans les espaces libres 7,9, suivant deux directions transversales, chacune perpendiculaire à l’axe A.

Et autour de cet empilement, qui dans l’exemple offre six étages d’espaces libres au fluide 3 et cinq étages d’espaces libres au fluide 5, se dresse un volume collecteur 163 par face latérale ; voir notamment figure 8.

Chaque volume collecteur 163, situé face à une ouverture telle 70 ou 90 d’extrémité de chaque espace libre ici 7,9, reçoit le fluide considéré, ici 3 ou 5, à faire passer dans les espaces libres 7 ou 9 d’échange thermique, ou venant de passer dans ce(s) espace(s) libre(s).

Ainsi, chaque série d’étages d’espaces libres 7 (respectivement 9) communique en amont (par rapport au sens de circulation du fluide considéré) avec un premier volume collecteur 163 et, en aval, avec un second volume collecteur 163 situé en face latérale opposée.

Extérieurement, chaque volume collecteur 163 est limité par une paroi latérale 165.

Chaque paroi latérale 165 sera de préférence traversée en 167 par un passage communiquant donc avec un volume collecteur 163, pour le raccordement à un conduit 169 d’alimentation ou d’évacuation de fluide 3 ou 5.

Chaque paroi latérale 165 contiendra par ailleurs de préférence un matériau isolant thermique 171.

Entre deux faces latérales adjacentes, telles que 165a, 165b, les volumes collecteurs 163 sont fluidiquement isolés entre eux.

Pour cela, chaque l’assemblage de première et deuxième plaques 10b1,10b2 comporte une languette débordante 175, dans chaque angle latéral (figures 2,3,8 notamment).

Pour faciliter cela, les plaques pourront favorablement être réalisées à partir de tous métaux emboutissables et soudables.

Les languettes 175 forment utilement, dans chaque angle, une arête parallèle à la direction d’empilement A, ici la verticale. Pour obtenir un bloc complet, donc un échangeur/stockeur multi-étages, il suffira donc, ainsi que cela ressort des figures 1,8, de superposer des éléments 100 (ou 101 ou 103 notamment), à plaques soudées entre elles le long des bords retournés et des arêtes verticales. On obtiendra ainsi une alternance de canaux ou espaces libres 7,9, croisés les uns par rapport aux autres et fermés sur deux côtés opposés.

La réalisation finale du bloc passera ensuite par une interface avec les parois latérales 165, pour l’étanchéité périphérique, et donc l’isolation entre les volumes collecteurs 163.

Plutôt qu’un engagement direct avec ces parois, il est ici proposé que les lignes axiales (ici donc verticales) de languettes 175 fixées entre elles s’engagent entre deux coins verticaux 179, par exemple chanfreinés, de cadres intermédiaires 177.

Les cadres intermédiaires 177 seront alors interposés, latéralement, entre la pile d’éléments 100 et la paroi latérale 165 en regard.

Dans les angles latéraux, des piliers 179 se dressent axialement entre deux parois latérales 165 adjacentes, ou, comme dans l’exemple illustré, entre deux cadres intermédiaires 177 latéraux adjacents, le tout étant alors recouvert par les parois latérales 165.

Des moyens de fixation, tels que des vis 173, pourront solidariser le tout, en prise ici dans les parois latérales 165 et les piliers d’angle 179.

Transversalement à l’axe A, ici dessus et dessous, des plaques 181 de couvercle, pleines, participent à la fermeture, de préférence donc étanche et isolée thermiquement, des volumes collecteur 163. Comme les parois 165, les plaques 181 contiennent chacune de préférence un matériau isolant thermique 171.

De fait, il est conseillé que (de préférence toutes) ces parois 165 et plaques 181 soient à structure PIV, donc étanches à l’air. Ainsi, leurs volumes intérieurs contenant le(s) isolant(s) thermique(s) 171 seront sous l’atmosphère contrôlée créée par exemple du fait d’un soudage périphérique d’une enveloppe plastique ou métallique contenant ce(s) isolant(s) thermique(s) 171. Les passages pour les conduits 169 et vis 173 seront alors étanches.

Les piliers ou montants 179 pourront ne pas être à structure PIV.

Le tout assemblé et fixé, on obtient le boîtier 183 opérationnel en tant qu’échangeur/stockeur thermiquement performant avec donc une circulation interne de fluides. Un avantage de la solution PIV est de limiter l’épaisseur d’isolant 171, d’autant plus si on utilise un isolant poreux, tel un aérogel, et donc soit d’augmenter le volume interne du boîtier disponible pour l’échangeur soit le volume hors tout du boîtier. Une meilleure isolation et/ou une limitation du poids peuvent aussi être attendues.

Concernant les languettes 175, une réalisation prévoit, comme montré figure 2, de les former toutes, par élément 100, dans une première plaque 10b1, en profitant des extensions de biais (à 45° a priori, comme illustré) crées par deux bords adjacents alternés pliés, tels 29a,29b.

Chaque plaque 10b1 pourra voir été ainsi emboutie de la manière illustrée aux figures 4,6,7 après quoi il aura suffi de mettre en place le matériau de stockage 13, et de fermer le tout par la deuxième plaque 10b2 engagée entre les rebords de la première plaque 10b1 et fixée avec elle, de préférence de manière étanche au(x) matériau(x) MCP contenu(s).

Ainsi, chaque élément fini tel 100,101 ou 103 sera à parois ainsi étanches fixées périphériquement, par exemple soudées à l’endroit des encadrements plans 31 continus de deux dites plaques disposées face à face.

Sur la figure 10, on voit une alternative à la solution de la figure 1.

Il s’agit d’une situation où l’échangeur thermique 210, dont on ne voit pas ici le boîtier extérieur de conditionnement (avec les volumes collecteurs 163, les parois latérales 165 traversées par les conduits 169 d’alimentation et couvercles 181 de la figure 8) est adapté à ce que le premier espace libre 7 (étage 270a) soit, dans l’échangeur, scindé en au moins deux sous-conduits 7a,7b où peut circuler en même temps le (premier) fluide 3.

Entre les deux sous-conduits 7a,7b s’étend, dans l’échangeur, une dite paroi thermiquement conductrice 11 qui renferme le matériau 13 de stockage d’énergie thermique qui est donc interposée entre les deux sous-conduits 7a,7b.

Ainsi, le fluide 3 va se scinder dans l’échangeur en plusieurs flux, ici deux (sous-)flux parallèles (voir flèches figure 10), le matériau intermédiaire 13 (contenant typiquement du MCP) se chargeant en ou libérant de l’énergie thermique, en fonction de la température du fluide 3.

Tous les étages de l’échangeur 210 pourraient être comme l’étage 270a précité.

On pourra toutefois trouver intérêt à ce qu’un second fluide 5 circule aussi dans l’échangeur 210, en échange thermique avec le (premier) fluide 3 - étage 270b - sans mélange de ces flux.

Il est pour cela proposé que l'échangeur 210 comprenne en outre: - au moins un deuxième espace libre 9 pour le deuxième fluide 5, de telle sorte que lesdits premier et deuxième fluides 3,5 s'écoulent dans les premier(s) et deuxième(s) espaces libres, respectivement, - et qu’une paroi 211 thermiquement conductrice additionnelle sépare entre eux deux premier et deuxième espaces libres 7,9 adjacents, de telle sorte que l'échange de chaleur entre les premier et deuxième fluides 3,5 à deux étages adjacents, successifs, 27a,27b ait lieu à travers cette paroi thermiquement conductrice additionnelle 211.

Ainsi, entre deux sous-conduits 7a,7b, où circule le seul premier fluide 3, sera interposé un matériau 13 de stockage d’énergie thermique, tandis que tel ne sera pas le cas entre les deux premier et deuxième conduits 7,9 où circulent donc respectivement les premier et deuxième fluides 3,5, sans mélange, sensiblement transversalement l’un à l’autre. La paroi double 211 est donc dépourvue de matériau 13.

Les parois 11,211 pourront être métalliques.

En référence aux figures 11-14, on va maintenant présenter une manière de fabriquer les parois 11,211 de la figure 10.

La paroi 11 de la figure 11 est réalisée comme montré figure 12, à partir de deux plaques 10b3 identiques parallélépipédiques dont les deux bords opposés 29b sont pliés (à angle droit) dans un même sens.

Les deux plaques sont parallèles. Dans le plan général de chaque plaque, le cadre 31 entoure la partie centrale pourvue des creux 15 et bosses 17, ici encore à la manière d’une tôle ondulée.

Entre les deux plaques 10b3 est interposé le matériau 13.

Pour l’assemblage, l’une des deux plaques est tournée de 180° par rapport à l’autre, autour de l’axe X passant par les deux bords opposés non pliés, avec les bords 29b dos à dos. On les assemble alors de façon étanche à l’air (soudure typiquement), par leurs cadres 31 appliqués l’un contre l’autre, après interposition du matériau 13, de façon à obtenir la double paroi 11 de la figure 11.

La paroi 211 de la figure 13 est réalisée comme montré figure 14, à partir des deux plaques 10b3 à bords opposés identiquement pliés 29b.

Rien n’est interposé entre les deux plaques 10b3 parallèles.

Pour l’assemblage, l’une des deux plaques est de nouveau tournée de 180° par rapport à l’autre, autour de l’axe X passant par les deux bords opposés non plié, avec les bords 29b face à face. On les assemble alors de façon étanche à l’air (soudure typiquement), par les extrémités 290 de leurs bords pliés de façon à créer entre les deux plaques le conduit 9.

Si on prévoit la forme en tôle ondulée, les ondulations se croisent alors d’une plaque à l’autre, ce qui augmente favorablement les surfaces d’échange.

Un étage 270b est alors créé. Pour créer un étage 270a adjacent, il suffit de placer parallèlement de façon coaxiale, en les superposant, une double plaque 11 et une double plaque 211 et de fixer alors de façon étanche à l’air (soudure typiquement) les deux longueurs d’extrémités 290 de la première sur les deux bords opposés du cadre 31 qui lui font face.

Ainsi, on obtient deux conduits superposés croisés, isolés l’un de l’autre et séparés par une paroi « simple » (sans matériau 13).

Si au-dessus de la double plaque 11, on place une autre double plaque 211 orientée comme la précédente et toujours fixée par les extrémités 290, on crée alors les deux sous-conduits superposés précités 7a,7b séparés par la double paroi 11 à matériau 13.

Comme précédemment, pour éviter le mélange des fluides 3,5 des languettes 175 forment utilement, dans chaque angle, une arête parallèle à la direction d’empilement A qui permet d’obtenir un échangeur/stockeur multi-étages (voir figure 10), ayant une alternance de canaux ou espaces libres 7,9, croisés les uns par rapport aux autres fermés sur deux côtés.

Cet échangeur 210 peut ensuite être placé dans le boîtier 183 comme montré figure 8, pour collecter le(s) fluide(s) en entrée en sortie des plaques d’échanges et pour une isolation thermique périphérique.

Une application opérationnelle des échangeurs à capacité de stockage thermique 1,210 pourra être la suivante, comme schématisé figures 15 ou 16 sur une installation de gestion thermique comprenant : - l’échangeur thermique (1 ou 210) à un croisement entre un premier circuit 6 pour le premier fluide 3 et un deuxième circuit 16 pour le deuxième fluide 5, de sorte: -- que hors de l’échangeur thermique, les premier et deuxième fluides circulent indépendamment dans des organes fonctionnels (14,140,213) sur lesquels ils agissent ou avec lesquels ils interagissent, -- et que dans ledit échangeur, le premier fluide 3 puisse circuler dans le(s) premier(s) espace(s) libre(s) 7 et le deuxième fluide 5 puisse circuler dans le(s) deuxième(s) espace(s) libre(s) 9, - des moyens (12,143,217) de circulation des premier et deuxième fluides, dans respectivement les premier et deuxième circuits (et dans l’échangeur), - et au moins une vanne 251 placée au moins sur le deuxième circuit 16, pour : -- à un premier moment (T1) de fonctionnement de l’installation, laisser le premier fluide 3 circuler seul dans l’échangeur thermique, sans le deuxième fluide 5, et -- à un deuxième moment (T2) de fonctionnement de l’installation, laisser les premier et deuxième fluides circuler ensemble dans l’échangeur thermique.

Typiquement, cette installation de gestion thermique est appelée à pouvoir être montée sur un moteur thermique 8, en particulier un moteur à combustion interne.

Considérons, dans un premier cas, comme figure 15, un premier circuit 6 d’huile moteur (par exemple une huile de boîte de vitesse automatique 213) et un deuxième circuit 16 d’eau. C’est alors de préférence l’échangeur/stockeur 210 (figure 10) qui sera monté au croisement des circuits, comme illustré. Dès le lancement du moteur 8, par exemple après que le véhicule ait été parqué 5-7 heures à l’extérieur, sous 5°C, et alors que le matériau 13 de stockage d’énergie thermique de chacune des parois 11 des étages 270a est supposé en phase liquide, par exemple vers 80-100°C, l’huile circule dans le circuit 6 via la pompe à huile 217 . A ce moment, dit T1 : l’huile entre (en tant donc que premier fluide 3) par une arrivée 169 (figure 8) dans les étages 270a de l’échangeur thermique 210 (figure 10), par exemple vers 6-8°C. Elle y est chauffée par le MCP 13, alors que l’accès, à l’échangeur pour l’eau du circuit 16 (en tant donc que second fluide 5), est alors interdit, la vanne d’entrée 251 étant fermée.

Le moteur 8 de déplacement fonctionnant, l’eau circule alors par contre dans certains conduits et organes du véhicule (cylindres 14, culasse 141 par exemple) via la pompe à eau 143 du circuit 16. A ce moment, l’eau 5 est encore trop froide pour chauffer l’huile. Le thermostat moteur 145 et la vanne 251, alors fermée, la contraignent à ne circuler que dans le moteur, sans donc de circulation dans l’échangeur/stockeur 210. L’eau monte toutefois plus vite en température que l’huile. Une fois qu’elle parvient ainsi à une température supérieure à celle de l’huile, la vanne d’entrée 251 s’ouvre (et, le moment venu, le thermostat 145 fait passer l’eau dans le radiateur 18, s’il est utile de la refroidir afin qu’elle ne dépasse pas environ 90°C, de préférence). Ledit deuxième moment T2 est arrivé, étant précisé qu’une autre vanne 252 peut bloquer un retour d’eau vers l’échangeur 210 (figure 15).

Alors que l’huile continue à circuler dans les étages 270a de l’échangeur/stockeur 210, l’eau 5 en circulation parvient maintenant, par une arrivée 169 indépendante de la précédente, dans les étages 270b (figure 10). L’huile y est donc alors chauffée par l’eau, et possiblement par le matériau 13 de part et d’autre duquel elle circule et qui lui cède de l’énergie à travers les parois 211, tant que le MCP n’est pas passé en-dessous de sa température de changement d’états (de l’ordre donc de 60-70°C dans l’exemple).

La montée en température du moteur se poursuit. L’eau parvient maintenant dans l’échangeur 210 à 80°C. L’huile continue à chauffer par échange avec l’eau 5, à travers les parois 211. L’huile parvient maintenant dans l’échangeur/stockeur 210 à plus 70°C. Elle commence à apporter de la chaleur au matériau 13 qui se recharge alors en énergie thermique, laquelle sera donc disponible pour le prochain fonctionnement du moteur, après un nouvel arrêt.

Continuant à chauffer dans le moteur, la température (t1) de l’huile 3 dépasse maintenant les 90 voire 100°C, donc celle (t2) de l’eau 5.

Pour éviter une surchauffe, l’huile transfère alors, dans l’échangeur/stockeur 210 de l’énergie thermique vers l’eau 5 (parois 11), et le matériau 13 (tant que possible).

Dans un autre cas, comme figure 16 où, au croisement des circuits, sera de préférence monté l’échangeur/stockeur 1 (figure 1), on utilisera maintenant, sur le moteur 8, le deuxième circuit 16 d’eau en liaison avec le circuit d’air du véhicule, en tant que premier circuit 6 sur lequel est monté un turbocompresseur 12. Le moteur 8 est donc turbocompressé dans cet exemple.

Considérons d’abord que, comme dans le cas précédent, le véhicule concerné ait été parqué, même au froid (température négative en hiver), moteur 8 arrêté, pendant 5-6 heures. Si, lors de son fonctionnement précédant cet arrêt, le moteur 8 a fonctionné par exemple 10-15 mns avec son turbo 12 lancé, le MCP 13 a dépassé sa température de changement d’état et est donc, dans l’exemple, au-delà de sa température de liquéfaction. D’autant plus avec l’isolation thermique (de préférence à parois latérales 165 PIV) du boîtier 183 et les étages multiples de l’échangeur/stockeur 1, il est près, pendant un certain temps (5-6 heures dans l’exemple), à chauffer le fluide 3 (ici de l’air) au prochain démarrage moteur.

Ce démarrage moteur intervient alors. Le turbocompresseur 12 est encore arrêté. A ce moment, de l’air extérieur 3 arrivant, encore relativement froid du premier circuit d’air 6 vers la(les) chambre(s) de combustion 14/140 du moteur 8, circule alors au passage dans les étages 27a de l’échangeur/stockeur 1.

On est alors audit premier moment T1 : la vanne 251 est fermée et contraint l’eau du circuit 16 à ne circuler que dans le moteur, hors l’échangeur/stockeur 1. Ainsi, l’eau étant encore elle-même froide, on évite que l’air perde alors des calories dans un échange thermique entre eux, tandis qu’il s’est chauffé dans l’échange avec le matériau 13 plus chaud que lui.

Passé ainsi de par exemple de 5-10°C à par exemple respectivement entre 40-50°C, cet air va pouvoir alimenter à une température favorable la(les) chambre(s) de combustion 14/140.

Quelques minutes (3 à 4 par exemple) après cette première phase qui suit le démarrage moteur, intervient le turbocompresseur 12 démarre. Ceci entraîne une montée immédiate en pression et en température (à plus de 150°C, typiquement vers 180°C) de l’air (du comburant) du premier circuit 6.

Or, alimenter les chambres de combustion 14 des cylindres 140 à de telles températures est inapproprié : contraintes thermiques trop élevées, chute de rendement... Le faire vers 100-130°C et de préférence vers 110°C est recherché.

Par ailleurs, le moteur 8 étant alors déjà en fonctionnement; depuis quelques minutes, avec donc son circuit 16 bien sûr actif, l’eau (en tant que liquide de refroidissement des parties concernées du moteur) est déjà relativement chaude dans le circuit 16, même s’il fait froid alentour. En effet, par exemple un thermostat moteur 145 bien connu, alors fermé, aura pu contraindre l'eau à ne circuler que dans le moteur, sans donc temporairement de circulation dans le radiateur 18. Cette eau se sera ainsi rapidement réchauffée en circulant autour des cylindres 140 et dans la culasse 141 du moteur 8 avant de retourner à la pompe à eau 143 (voir figure 16).

Ainsi, on peut raisonnablement considérer une montée en température de l’eau jusqu’à 40-60°C à ce moment.

Le cycle dudit moment T2 dans l’échangeur/stockeur 1 peut intervenir, d’autant que ce deuxième fluide 5 est au moment T2 à une température favorable (50°C par exemple) pour faire baisser celle de l’air issu du turbo 12 qui, au passage dans les étages 27a, a pu fournir de l’énergie thermique au matériau 13.

Avec ces deux échanges thermiques, ici simultanés, on peut considérer qu’audit moment T2, alors qu’en sortie de turbo 12 l’air comprimé (par exemple vers 2-2.5 105 Pa en pression absolue) est à une température de 170-190°C, il peut descendre vers 110-120°C après échange, dans l’échangeur/stockeur 1, avec le matériau 13 et l’eau 5.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS

   1. Echangeur thermique comprenant : - au moins un premier espace libre (7) pour au moins un premier fluide (3), - au moins une paroi thermiquement conductrice (11,211) qui limite au moins localement ledit au moins un premier espace libre (9), de telle sorte qu'un échange de chaleur puisse intervenir entre ledit premier fluide et ladite au moins une paroi thermiquement conductrice (11),ladite au moins une paroi thermiquement conductrice (11,211) étant creuse (15) et renfermant un matériau (13,13a) de stockage d’énergie thermique par accumulation de chaleur latente, en échange thermique avec au moins ledit premier fluide, pour disposer d’une fonction de stockage d’énergie thermique, caractérisé en ce que la ou les paroi(s) (11,211) comprend(comprennent) des plaques (10b1,10b2 ;10c1,10c2,21) ondulées définissant, à la manière de tôles ondulées, des canaux allongés (151) formant des creux (15) où sont disposées des parties du matériau (13,13a).
2. 2. Echangeur thermique selon la revendication 1, pour mettre en oeuvre un échange thermique entre ledit premier fluide (3) et un deuxième fluide (5), où: - l'échangeur comprend en outre au moins un deuxième espace libre (9) pour le deuxième fluide (5), de telle sorte que lesdits premier et deuxième fluides s'écoulent dans les premier(s) et deuxième(s) espaces libres, respectivement, - ladite au moins une paroi thermiquement conductrice sépare entre eux lesdits premier et deuxième espaces libres (7,9), de telle sorte que l'échange de chaleur entre lesdits premier et deuxième fluides ait lieu à travers ladite au moins une paroi thermiquement conductrice (11).
3. 3. Echangeur thermique selon la revendication 1, où ledit premier espace libre (7) est, dans l’échangeur, scindé en au moins deux conduits (7a,7b) où peuvent circuler en même temps deux flux du premier fluide (3), la paroi thermiquement conductrice (11) qui renferme le matériau (13,13a) de stockage d’énergie thermique étant interposée entre les deux conduits (7a,7b). 4. Echangeur thermique selon la revendication 3, pour mettre en œuvre un échange thermique entre ledit premier fluide (3) et un deuxième fluide (5), où l'échangeur comprend en outre: - au moins un deuxième espace libre (9) pour le deuxième fluide (5), de telle sorte que lesdits premier et deuxième fluides s'écoulent dans les premier(s) et deuxième(s) espaces libres, respectivement, - une paroi thermiquement conductrice additionnelle (211) sépare entre eux lesdits premier et deuxième espaces libres (7,9), de telle sorte que l'échange de chaleur entre lesdits premier et deuxième fluides ait lieu à travers ladite paroi thermiquement conductrice additionnelle (211).
4. 5. Echangeur thermique selon la revendication 1 ou 2, où la, ou chaque dite paroi (11) présente intérieurement une succession de creux où sont disposées des parties du matériau de stockage d’énergie thermique. 6. Echangeur thermique selon l’une quelconque des revendications 2,4, où les plaques (10b1,10b2 ;10c1,10c2) présentent individuellement une face extérieure à placer en contact avec le premier ou le deuxième fluide (3,5) et une face intérieure opposée, la face intérieure de l’une au moins desdites plaques présentant des creux (15) où sont disposées des parties du matériau de stockage d’énergie thermique. 7. Echangeur thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, où le ou les matériaux (13) de stockage d’énergie thermique comprennent un matériau MCP. 8. Echangeur thermique à plaques selon la revendication 6 ou les revendications 6 et 7, où les plaques (11) sont rigides et lesdits au moins un premier et un deuxième espaces libres (7,9) s'étendent à travers l'échangeur de chaleur de telle sorte que lesdits premier et deuxième fluides s'écoulent dans les premier(s) et deuxième(s) espaces libres, respectivement, de manière transversale ou parallèle l'un par rapport à l'autre, à travers ledit échangeur de chaleur à plaques. 9. Elément en forme générale de plaque polygonale pour la réalisation d’une paroi creuse de l’échangeur thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, qui comprend, en tant que plaques ondulées : - une première plaque (10b1) présentant ainsi certains dits creux en face intérieure et des bosses en face extérieure et, périphériquement, des bords (29a,29b) pliés au moins pour certains dans un même sens, sur deux côtés opposés, - une deuxième plaque (10b2) globalement plane, fixée avec la première plaque, engagée entre deux bords opposés pliés de la première plaque, et présentant ainsi des bosses en face extérieure et d’autres dits creux (15) en face intérieure disposés en face des creux de la première plaque, - et un matériau (13) de stockage d’énergie thermique, par accumulation de chaleur latente, dont au moins des parties sont disposées dans les creux face à face des plaques.
5. 10. Elément selon la revendication 9, où les bords (29a,29b) pliés sont pliés alternativement dans un sens et en inverse sur deux côtés adjacents. 11. Elément en forme générale de plaque polygonale pour la réalisation d’une paroi creuse de l’échangeur thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, qui comprend, en tant que plaques ondulées : - une première plaque (10c1) présentant ainsi certains dits creux (15) en face intérieure et des bosses (17) en face extérieure et, périphériquement, sur deux côtés opposés, des bords (29a1,29a2) pliés dans un même sens, vers la face extérieure, - une deuxième plaque (10c2) fixée avec la première plaque et présentant ainsi des bosses en face extérieure et d’autres creux en face intérieure disposés en face des creux de la première plaque, et, périphériquement, sur deux côtés opposés, des bords (29a3,29a4) pliés dans un même sens, vers la face extérieure, - et un matériau (13) de stockage d’énergie thermique, par accumulation de chaleur latente, dont au moins des parties sont disposées dans les creux face à face des plaques.
6. 12. Ensemble d’éléments individuels selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, qui comprend plusieurs dits éléments fixés ensemble deux à deux le long des bords (29a1,29a2...29a,29b) pliés, pour définir, entre deux faces extérieures de deux éléments disposés face à face, au moins un espace libre pour une circulation d’un fluide (3, 5). 13. Ensemble comprenant : - l’échangeur thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, et - un boîtier (183) thermiquement isolant, contenant l’échangeur thermique et pourvu de parois (165,181) contenant au moins un isolant thermique (171), des volumes (163) collecteur dudit au moins premier fluide (3) étant interposés entre des ouvertures d’extrémité de chaque espace libre (7,9) et certaines au moins des parois (165) du boîtier traversées par des raccordements (169) d’entrée ou de sortie dudit au moins premier fluide (3).
7. 14. Ensemble selon la revendication 13 où les parois (165,181) contenant l’isolant thermique (171) entourent un volume qui est soit rempli par un gaz ayant une conductivité thermique inférieure à celle de l’air ambiant (26mW/m.K), soit sous une pression inférieure à la pression ambiante.
8. 15. Installation de gestion thermique comprenant : - l’échangeur thermique (1,210) selon la revendication 2 ou 4, seule ou en combinaison avec l’une quelconque des revendications 3 à 8, ou l’ensemble selon la revendication 13 ou 14, l’échangeur thermique étant disposé à un croisement entre un premier circuit (6) pour le premier fluide (3) et un deuxième circuit (16) pour le deuxième fluide (5), de sorte que : -- hors de l’échangeur thermique, les premier et deuxième fluides (3,5) circulent indépendamment dans des organes fonctionnels (14,140...) sur lesquels ils agissent ou avec lesquels ils interagissent, - dans l’échangeur thermique, le premier fluide (3) puisse circuler dans le(s) premier(s) espace(s) libre(s) (7) et le deuxième fluide (5) puisse circuler dans le(s) deuxième(s) espace(s) libre(s) (9), - des moyens (12,143,217) de circulation des premier et deuxième fluides (3,5), dans respectivement les premier et deuxième circuit (6,16), - au moins une vanne (251) placée au moins sur le deuxième circuit (16) du deuxième fluide (5), pour : -- à un premier moment (T1) de fonctionnement de l’installation, laisser le premier fluide (3) circuler seul dans l’échangeur thermique (1 ,210), sans le deuxième fluide (5), et -- à un deuxième moment (T2) de fonctionnement de l’installation, laisser les premier et deuxième fluides (3,5) circuler ensemble dans l’échangeur thermique.