FR3074281A1 - THERMAL DEVICE WITH STORAGE CAPACITY FOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif thermique à capacité de stockage (1) pour véhicule destiné à la circulation d'au moins un fluide, comprenant une enceinte (5) au moins en partie délimitée par une paroi périphérique (6), l'enceinte (5) logeant au moins un tube (3) contenant un matériau à changement de phase (21) et délimité par une paroi externe (15), une première extrémité longitudinale (13) et une deuxième extrémité longitudinale (18), l'enceinte (5) comprenant un espace (17) délimité par la paroi externe (15) du tube (3) et la paroi périphérique (6) qui délimite l'enceinte (5), caractérisé en ce que le tube (3) comprend une paroi interne (14) délimitant avec la paroi externe (15) un espace de réception (20) contenant le matériau à changement de phase (21), la paroi interne (14) délimitant par ailleurs un espace interne (16) au tube (3), l'espace interne (16) étant ouvert au niveau de la première extrémité longitudinale (13) du tube (3) sur la chambre réceptrice (10) et ouvert au niveau de la deuxième extrémité longitudinale (18) du tube (3) sur la chambre collectrice (12). Application aux véhicules automobiles.The invention relates to a thermal device with storage capacity (1) for a vehicle intended for the circulation of at least one fluid, comprising an enclosure (5) at least partly delimited by a peripheral wall (6), the enclosure ( 5) housing at least one tube (3) containing a phase change material (21) and delimited by an outer wall (15), a first longitudinal end (13) and a second longitudinal end (18), the enclosure ( 5) comprising a space (17) delimited by the outer wall (15) of the tube (3) and the peripheral wall (6) which delimits the enclosure (5), characterized in that the tube (3) comprises an inner wall (14) delimiting with the outer wall (15) a receiving space (20) containing the phase change material (21), the inner wall (14) defining an inner space (16) to the tube (3), the internal space (16) being open at the first longitudinal end (13) of the tube (3) on the chamber receiver (10) and open at the second longitudinal end (18) of the tube (3) on the collecting chamber (12). Application to motor vehicles.
Description
Le domaine de la présente invention est celui des batteries thermiques et plus précisément les batteries thermiques comportant un matériau à changement de phase. Les batteries thermiques permettent de stocker de la chaleur et de la restituer. Elles sont employées pour les véhicules électriques, thermiques et hybrides.The field of the present invention is that of thermal batteries and more precisely thermal batteries comprising a phase change material. Thermal batteries allow heat to be stored and returned. They are used for electric, thermal and hybrid vehicles.
Lors de l'utilisation d'une batterie thermique de stockage avec un véhicule électrique, le chargement de la batterie thermique est, en principe, réalisé lors du chargement de la batterie électrique du véhicule. Cette batterie électrique est une ressource embarquée qui alimente le ou les moteurs électriques pendant le déplacement du véhicule. Lors de l'utilisation du véhicule électrique, l'énergie thermique stockée dans la batterie thermique peut être utilisée à la mise en marche du système de chauffage pour diffuser de la chaleur dans l'habitacle du véhicule automobile.When using a thermal storage battery with an electric vehicle, the thermal battery is, in principle, charged when the electric battery of the vehicle is charged. This electric battery is an on-board resource which powers the electric motor (s) during the movement of the vehicle. When using the electric vehicle, the thermal energy stored in the thermal battery can be used when the heating system is started to distribute heat in the passenger compartment of the motor vehicle.
La batterie thermique réchauffe le fluide caloporteur avant son passage à l'intérieur d’un aérotherme chauffant l'air destiné à être diffusé dans l'habitacle. L'énergie fournie par la batterie thermique permet donc d’éviter l’activation d’un radiateur électrique, permettant ainsi d'économiser l'énergie électrique correspondante stockée par la batterie électrique qui aurait été utilisée en l'absence d'une batterie thermique de stockage. Ainsi, le fonctionnement du chauffage de l'air destiné à l'habitacle via la batterie thermique de stockage n’impact pas l'autonomie du véhicule électrique.The thermal battery heats the heat transfer fluid before it passes inside an air heater heating the air intended to be diffused in the passenger compartment. The energy supplied by the thermal battery therefore makes it possible to avoid the activation of an electric radiator, thus making it possible to save the corresponding electric energy stored by the electric battery which would have been used in the absence of a thermal battery. storage. Thus, the operation of the heating of the air intended for the passenger compartment via the thermal storage battery does not impact the autonomy of the electric vehicle.
Lors de l'utilisation d'une batterie thermique avec un véhicule thermique, c’est-à-dire muni d'un moteur à combustion interne, l'énergie thermique stockée à l'intérieur de la batterie thermique provient de l'énergie produite lors d'un précédent roulage dudit véhicule. Les fluides utilisés pour refroidir le moteur ou la boîte de vitesse automatique par exemple, peuvent être utilisés pour charger la batterie thermique. En effet, l'huile de la boîte de vitesse automatique rejette, dans un usage classique, une quantité déterminée de chaleur. Cette quantité déterminée de chaleur peut être stockée dans une batterie thermique et ensuite utilisée lors d’un démarrage postérieur du véhicule automobile, pour permettre l'augmentation rapide de la température de l'air de l'habitacle et/ou de l'huile du moteur thermique et/ou de l'huile de la boîte de vitesse automatique, réduisant ainsi les frottements dus à la viscosité de l’huile. On réduit ainsi une surconsommation de carburant au démarrage, limitant alors l’émission de polluants lors des premières minutes d'utilisation du véhicule.When using a thermal battery with a thermal vehicle, i.e. fitted with an internal combustion engine, the thermal energy stored inside the thermal battery comes from the energy produced during a previous rolling of said vehicle. The fluids used to cool the engine or automatic gearbox, for example, can be used to charge the thermal battery. Indeed, the oil of the automatic gearbox rejects, in conventional use, a determined amount of heat. This determined quantity of heat can be stored in a thermal battery and then used during a subsequent start-up of the motor vehicle, to allow the temperature of the passenger compartment air and / or the oil of the vehicle to increase rapidly. engine and / or automatic transmission oil, reducing friction due to the viscosity of the oil. This reduces overconsumption of fuel at start-up, thereby limiting the emission of pollutants during the first minutes of vehicle use.
Dans la conception des batteries thermiques, autrement appelés dispositifs thermiques à capacité de stockage, il est déjà connu d'utiliser des tubes pour encapsuler un matériau à changement de phase capable de stocker et libérer une quantité déterminée de chaleur. Une des dispositions connues de ces tubes au sein de la batterie thermique est qu’ils soient disposés parallèlement les uns à côté des autres pour former un faisceau, un fluide caloporteur circulant au contact de la paroi des tubes, à leur surface, au travers de ce faisceau. Ces dispositifs thermiques à capacité de stockage présentent plusieurs inconvénients.In the design of thermal batteries, otherwise known as thermal storage capacity devices, it is already known to use tubes to encapsulate a phase change material capable of storing and releasing a determined quantity of heat. One of the known arrangements of these tubes within the thermal battery is that they are arranged parallel one next to the other to form a bundle, a heat transfer fluid circulating in contact with the wall of the tubes, on their surface, through this beam. These thermal storage capacity devices have several drawbacks.
En premier lieu, les capacités de transfert thermique du matériau à changement de phase dépendent du diamètre du tube qui le contient, le matériau à changement de phase au cœur du tube étant moins accessible que celui à proximité de la surface du tube, située plus directement à l’interface tube/liquide. De ce fait, le matériau à changement de phase au cœur du tube voit ses capacités de transfert thermique amoindries par rapport au matériau à changement de phase situé plus à proximité de paroi du tube. Le transfert thermique impliquant ce cœur, qu’il soit pour la charge ou la décharge, est rendu difficile de par la distance plus grande : le matériau à changement de phase n’est donc pas mobilisable de la même manière selon sa position dans le tube.First, the heat transfer capacities of the phase change material depend on the diameter of the tube that contains it, the phase change material at the heart of the tube being less accessible than that near the surface of the tube, located more directly. at the tube / liquid interface. As a result, the phase change material at the heart of the tube sees its heat transfer capacities reduced compared to the phase change material located closer to the wall of the tube. The heat transfer involving this core, whether for charging or discharging, is made difficult by the greater distance: the phase change material cannot therefore be mobilized in the same way depending on its position in the tube .
En second lieu, l’espace de circulation défini dans les batteries thermiques de l’art antérieur est un espace unique, ne pouvant accueillir qu’un unique fluide. La charge et la décharge de la batterie thermique sont donc séquentielles : le fluide est destiné dans un premier temps à transférer ses calories au matériau à changement de phase, et dans un deuxième temps à retransmettre à ce même fluide l’énergie nécessaire à le réchauffer.Second, the circulation space defined in the thermal batteries of the prior art is a single space, which can only accommodate a single fluid. The charging and discharging of the thermal battery are therefore sequential: the fluid is intended firstly to transfer its calories to the material with phase change, and secondly to retransmit to this same fluid the energy necessary to heat it .
L’augmentation de la capacité calorifique des batteries thermiques et l’augmentation de la vitesse de charge et de décharge du matériau à changement de phase, reflets de son efficacité, sont donc des défis en soi. S’affranchir des aspects séquentiels des batteries thermiques serait également bénéfique. La résolution de ces problématiques est d’autant plus appréciée que les solutions apportées garantissent la compacité de la batterie thermique.Increasing the heat capacity of thermal batteries and increasing the charge and discharge speed of the phase change material, reflections of its efficiency, are therefore challenges in themselves. Overcoming the sequential aspects of thermal batteries would also be beneficial. The resolution of these problems is all the more appreciated as the solutions provided guarantee the compactness of the thermal battery.
Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits cidessus en concevant un dispositif thermique à capacité de stockage, où le fluide caloporteur circulant est réparti de façon homogène, et où le stockage de chaleur, et donc la puissance de transfert thermique, est augmenté.The aim of the present invention is therefore to solve the drawbacks described above by designing a thermal device with storage capacity, where the circulating heat transfer fluid is distributed in a homogeneous manner, and where the heat storage, and therefore the heat transfer power, is increased.
L'invention a donc pour objet un dispositif thermique à capacité de stockage pour véhicule destiné à la circulation d’au moins un fluide, comprenant une enceinte au moins en partie délimitée par une paroi périphérique, l’enceinte comprenant au moins une ouverture d’entrée de fluide ménagée dans l’enceinte et débouchant sur une chambre réceptrice délimitée par l’enceinte et une ouverture de sortie de fluide ménagée dans l’enceinte et débouchant sur une chambre collectrice délimitée par l’enceinte, l’enceinte logeant au moins un tube contenant un matériau à changement de phase et délimité par une paroi externe, une première extrémité longitudinale et une deuxième extrémité longitudinale, l’enceinte comprenant un espace délimité par la paroi externe du tube et la paroi périphérique qui délimite l’enceinte, caractérisé en ce que le tube comprend une paroi interne délimitant avec la paroi externe un espace de réception contenant le matériau à changement de phase, la paroi interne délimitant par ailleurs un espace interne au tube, l’espace interne étant ouvert au niveau de la première extrémité longitudinale du tube sur la chambre réceptrice et ouvert au niveau de la deuxième extrémité longitudinale du tube sur la chambre collectrice.The subject of the invention is therefore a thermal device with storage capacity for a vehicle intended for the circulation of at least one fluid, comprising an enclosure at least partially delimited by a peripheral wall, the enclosure comprising at least one opening for fluid inlet formed in the enclosure and leading to a receiving chamber delimited by the enclosure and a fluid outlet opening formed in the enclosure and opening out to a collecting chamber delimited by the enclosure, the enclosure housing at least one tube containing a phase change material and delimited by an external wall, a first longitudinal end and a second longitudinal end, the enclosure comprising a space delimited by the external wall of the tube and the peripheral wall which delimits the enclosure, characterized in that the tube includes an internal wall defining with the external wall a receiving space containing the phase change material, the internal wall further delimiting a space internal to the tube, the internal space being open at the first longitudinal end of the tube on the receiving chamber and open at the second longitudinal end of the tube on the collector chamber.
L’enceinte, qui délimite les pourtours du dispositif thermique à capacité de stockage, comprend une paroi cylindrique, dont les extrémités longitudinales sont obturées chacune par un couvercle s’emboîtant au niveau de la paroi cylindrique.The enclosure, which delimits the edges of the thermal device with storage capacity, comprises a cylindrical wall, the longitudinal ends of which are closed off by a cover fitting at the level of the cylindrical wall.
Au sein de cette enceinte se voient identifiés différents compartiments, chacun aptes à voir circuler un fluide. Le ou les fluides mis en circulation sont des fluides dits caloporteurs, capables de véhiculer des calories, transférant ces calories au matériau à changement de phase ou les récupérant, selon l’état énergétique du fluide en question. Peuvent être cités à titre d’exemple non limitatif les fluides caloporteurs tels que l’huile de la boîte de vitesse, l’huile du moteur, le liquide de refroidissement du moteur.Within this enclosure, various compartments are identified, each capable of seeing a fluid circulate. The fluid or fluids put into circulation are so-called heat transfer fluids, capable of carrying calories, transferring these calories to the phase change material or recovering them, depending on the energy state of the fluid in question. Mention may be made, by way of nonlimiting example, of heat transfer fluids such as gearbox oil, engine oil, engine coolant.
Le premier avantage du dispositif thermique à capacité de stockage selon l’invention réside dans l’augmentation de la surface d’échange propre au tube. En effet, le tube, rendu creux par un espace interne, voit sa surface augmenter. A la paroi externe du tube s’ajoute la paroi interne du tube, toutes deux au contact d’un unique ou de plusieurs fluides entourant et/ou traversant le tube. Deux interfaces paroi/matériau à changement de phase sont ainsi présentes pour un seul tube. Grâce à une surface plus grande, le tube augmente ses capacités d’échanges thermiques.The first advantage of the storage capacity thermal device according to the invention lies in the increase in the specific exchange surface of the tube. Indeed, the tube, made hollow by an internal space, sees its surface increase. To the external wall of the tube is added the internal wall of the tube, both in contact with a single or several fluids surrounding and / or passing through the tube. Two wall / phase change material interfaces are thus present for a single tube. Thanks to a larger surface, the tube increases its heat exchange capacities.
La paroi interne et la paroi externe d’un même tube ou des tubes sont cylindriques et concentriques. Du fait de la forme cylindrique de la paroi interne, l’espace de réception est également cylindrique. Selon une mesure prise radialement par rapport à un axe d’allongement du tube, l’espace de réception, prenant la forme d’un anneau, vue en coupe transversale par rapport à ce même axe, a une épaisseur de 1 à 4 millimètres.The inner wall and the outer wall of the same tube or tubes are cylindrical and concentric. Due to the cylindrical shape of the inner wall, the receiving space is also cylindrical. According to a measurement taken radially with respect to an axis of elongation of the tube, the receiving space, taking the form of a ring, seen in cross section with respect to this same axis, has a thickness of 1 to 4 millimeters.
La répartition annulaire du matériau à changement de phase favorise la vitesse de charge/décharge du dispositif objet de l’invention. En effet, le cœur du matériau à changement de phase se voit déplacé par rapport à la configuration du tube plein, favorisant une meilleure accessibilité à l’énergie stockée au centre du matériau à changement de phase. Le cœur du matériau à changement de phase correspond à un anneau équidistant par rapport aux deux parois du tube creux.The annular distribution of the phase change material promotes the charge / discharge speed of the device object of the invention. Indeed, the core of the phase change material is displaced relative to the configuration of the solid tube, promoting better accessibility to the energy stored in the center of the phase change material. The core of the phase change material corresponds to a ring equidistant from the two walls of the hollow tube.
L’espace de réception est clos aux extrémités longitudinales du tube, par soudure des parois externe et interne en utilisant le même matériau que celui des parois, ou par un rivet ou encore par sertissage. Ces techniques de fermeture laissent néanmoins une ouverture pour la circulation du fluide dans le tube. Les extrémités longitudinales du tube peuvent aussi être fermées par des bouchons rapportés, formant également des entretoises entre la paroi interne et la paroi externe. Ce bouchon présente un orifice central débouchant. Ainsi, le matériau à changement de phase reste contenu dans l’espace de réception, ne se mélangeant pas au(x) fluide(s) circulants.The receiving space is closed at the longitudinal ends of the tube, by welding the external and internal walls using the same material as that of the walls, or by a rivet or by crimping. These closing techniques nevertheless leave an opening for the circulation of the fluid in the tube. The longitudinal ends of the tube can also be closed by attached plugs, also forming spacers between the inner wall and the outer wall. This plug has a central opening opening. Thus, the phase change material remains contained in the reception space, not mixing with the circulating fluid (s).
Le matériau à changement de phase peut être choisi parmi le groupe constitué d’un acide gras d’origine végétale, un alcool gras d’origine végétale, une paraffine, un sel hydraté et leurs mélanges. Le matériau à changement de phase peut présenter une température de changement de phase comprise entre 45 et 100°C. Le matériau à changement de phase peut présenter une chaleur latente de changement de phase supérieure à 200 kJ/kg, et de préférence supérieure à 280 kJ/kg. Une chaleur latente de changement de phase garantit une grande capacité pour emmagasiner l’énergie.The phase change material can be chosen from the group consisting of a fatty acid of vegetable origin, a fatty alcohol of vegetable origin, a paraffin, a hydrated salt and their mixtures. The phase change material may have a phase change temperature between 45 and 100 ° C. The phase change material may have a latent heat of phase change greater than 200 kJ / kg, and preferably greater than 280 kJ / kg. Latent heat of phase change guarantees a great capacity to store energy.
Les tubes peuvent prendre individuellement différentes formes, et s’organiser de différentes façons : ces tubes peuvent être rectilignes ou courbés. Leur courbure peut être plus ou moins prononcées, jusqu’à voir le tube prendre la forme d’un enroulement. Le dispositif thermique à capacité de stockage peut ne contenir qu’un unique tube enroulé.The tubes can take different forms individually, and organize themselves in different ways: these tubes can be straight or curved. Their curvature can be more or less pronounced, until the tube takes the form of a winding. The storage capacity thermal device may contain only a single coiled tube.
Ces mêmes tubes, rectilignes ou courbés, peuvent être regroupés en réseau, un réseau résultant de l’assemblage d’une pluralité de tubes. Ce réseau peut former par exemple un unique faisceau de tubes, ou une pluralité de faisceaux, les tubes étant parallèles les uns aux autres au sein d’un même faisceau. L’organisation en faisceau trouve son avantage lors de l’assemblage du dispositif thermique à capacité de stockage. L’organisation en faisceau induit par ailleurs un circuit court au travers de l’espace interne aux tubes. Au sien d’un même faisceau, il est à noter que les espaces internes des tubes partageant ce faisceau peuvent être colinéaires.These same tubes, straight or curved, can be grouped into a network, a network resulting from the assembly of a plurality of tubes. This network can for example form a single bundle of tubes, or a plurality of bundles, the tubes being parallel to each other within the same bundle. The organization in bundle finds its advantage during the assembly of the thermal device with storage capacity. The beam organization also induces a short circuit through the internal space of the tubes. Within a single beam, it should be noted that the internal spaces of the tubes sharing this beam can be collinear.
Des alternatives de l’invention vont à présent être décrites, configurées par le ou les circuits et les compartiments les définissants, destinés à voir circuler un ou des fluides.Alternatives of the invention will now be described, configured by the circuit or circuits and the compartments defining them, intended to see the circulation of one or more fluids.
Le tube creux permet la coexistence de deux circuits de circulation de fluide isolés l’un l’autre par l’espace de réception. Ainsi, un tube permet de distinguer deux espaces, l’espace de réception servant de cloisonnement. Cette compartimentation n’exclut cependant pas la possibilité d’un dispositif thermique à capacité de stockage selon l’invention d’être pourvu d’un unique circuit de circulation de fluide, où un même fluide viendrait indistinctement au contact de l’une ou l’autre des parois du tube.The hollow tube allows the coexistence of two fluid circulation circuits isolated from each other by the receiving space. Thus, a tube makes it possible to distinguish two spaces, the reception space serving as partitioning. This compartmentalisation does not however exclude the possibility of a thermal device with storage capacity according to the invention of being provided with a single fluid circulation circuit, where the same fluid would come indistinctly in contact with one or the other. other wall of the tube.
C’est ainsi que le fluide au contact de la paroi externe du tube peut être de même nature ou de nature différente que le fluide au contact de la paroi interne. Dans le cas de deux fluides de même nature, ces fluides peuvent faire partie du même circuit ou de circuits différents. Ces fluides peuvent être soumis à des états différents, par exemple leur viscosité et/ou leur température.This is how the fluid in contact with the external wall of the tube can be of the same or different nature as the fluid in contact with the internal wall. In the case of two fluids of the same kind, these fluids can be part of the same circuit or of different circuits. These fluids can be subjected to different states, for example their viscosity and / or their temperature.
Ainsi, selon un aspect de l’invention, l’enceinte renferme au moins deux circuits distincts, séparés par au moins une paroi de séparation, un premier circuit comprenant l’espace périphérique et un deuxième circuit comprenant la chambre réceptrice, l’espace interne aux tubes et la chambre collectrice.Thus, according to one aspect of the invention, the enclosure contains at least two separate circuits, separated by at least one partition wall, a first circuit comprising the peripheral space and a second circuit comprising the receiving chamber, the internal space to the tubes and the collecting chamber.
Le dispositif thermique à capacité de stockage est cloisonné afin d’accueillir une pluralité de fluides. Le cloisonnement en deux circuits, chacun aptes à voir circuler de façon indépendante un fluide, se fait via la paroi de séparation. Afin de séparer le deuxième circuit de l’espace périphérique constitutif du premier circuit, cette paroi peut être rattachée aux extrémités longitudinales des tubes, sans en obturer l’espace interne. Cette paroi de séparation est rendue étanche et solidaire de la paroi externe d’au moins un tube, ou des tubes en cas de faisceau de tubes. La paroi de séparation peut alors prendre la forme d’une plaque pourvue de passages ouverts chacun sur un espace interne d’un tube. Ainsi, chaque paroi du tube participe à la délimitation de l’un des circuits : la paroi externe du tube pour le premier circuit, la paroi interne du tube pour le deuxième circuit.The thermal device with storage capacity is partitioned in order to accommodate a plurality of fluids. The partitioning into two circuits, each capable of seeing a fluid circulate independently, is done via the partition wall. In order to separate the second circuit from the peripheral space constituting the first circuit, this wall can be attached to the longitudinal ends of the tubes, without closing off the internal space. This partition wall is sealed and secured to the external wall of at least one tube, or tubes in the case of a bundle of tubes. The partition wall can then take the form of a plate provided with open passages each on an internal space of a tube. Thus, each wall of the tube participates in the delimitation of one of the circuits: the external wall of the tube for the first circuit, the internal wall of the tube for the second circuit.
Du fait de ce cloisonnement, l’ouverture d’entrée de fluide, débouchant sur la chambre réceptrice délimitée par l’enceinte, et l’ouverture de sortie de fluide, débouchant sur la chambre collectrice délimitée par l’enceinte, sont toutes deux propres au deuxième circuit. Par ailleurs, une première bouche d’entrée de fluide et une deuxième bouche de sortie de fluide sont ménagées dans l’enceinte, au niveau de la paroi périphérique délimitant l’espace périphérique.Because of this partitioning, the fluid inlet opening, opening onto the receiving chamber delimited by the enclosure, and the fluid outlet opening, opening out into the collecting chamber delimited by the enclosure, are both clean on the second circuit. Furthermore, a first fluid inlet mouth and a second fluid outlet mouth are provided in the enclosure, at the peripheral wall delimiting the peripheral space.
L’existence de deux circuits permet de faire circuler un fluide de nature différente ou un fluide de même nature mais aux caractéristiques thermiques différentes dans chacun des circuits. Par cette configuration, deux fluides différents peuvent bénéficier simultanément de la décharge de l’énergie thermique fournie par le matériau à changement de phase. De la même manière, ces deux fluides peuvent transmettre leurs calories au matériau à changement de phase en même temps. Par ailleurs, le matériau à changement de phase peut se voir un temps chargé en énergie thermique par l’un des fluides, et dans un second temps restituer cette énergie, au fluide grâce auquel le matériau ç changement de phase a été chargé ou à l’autre fluide.The existence of two circuits makes it possible to circulate a fluid of different nature or a fluid of the same nature but with different thermal characteristics in each of the circuits. By this configuration, two different fluids can benefit simultaneously from the discharge of thermal energy supplied by the phase change material. Likewise, these two fluids can transmit their calories to the phase change material at the same time. Furthermore, the phase change material can be loaded with thermal energy for one time by one of the fluids, and in a second time restore this energy, to the fluid by which the phase change material has been loaded or other fluid.
Selon un aspect alternatif de l’invention, l’enceinte renferme un unique circuit, comprenant la chambre réceptrice, l’espace interne aux tubes, l’espace périphérique et la chambre collectrice. L’enceinte n’est alors pas pourvue de paroi de séparation. Pour cette alternative, tous les compartiments du dispositif thermique sont mis en relation de façon directe ou indirecte, à l’exception de l’espace de réception des tubes. Un seul fluide est alors amené à circuler dans le dispositif thermique à capacité de stockage selon l’invention.According to an alternative aspect of the invention, the enclosure contains a single circuit, comprising the receiving chamber, the space internal to the tubes, the peripheral space and the collecting chamber. The enclosure is then not provided with a partition wall. For this alternative, all the compartments of the thermal device are connected directly or indirectly, with the exception of the space for receiving the tubes. A single fluid is then caused to circulate in the thermal device with storage capacity according to the invention.
Pour un unique fluide circulant, ce fluide pourra charger son énergie thermique vers le matériau à changement de phase ; à un temps ultérieur, cette énergie lui sera restituée, les cycles de charge et de décharge alternant. Par la présence de l’espace interne au tube creux, cet unique fluide circulera à la fois à l’extérieur et à l’intérieur du tube, bénéficiant d’une surface de transfert thermique plus importante que si le tube était plein. La puissance de transfert thermique s’en voit ainsi augmentée.For a single circulating fluid, this fluid can charge its thermal energy towards the phase change material; at a later time, this energy will be returned to it, the charge and discharge cycles alternating. By the presence of the internal space in the hollow tube, this unique fluid will circulate both inside and outside the tube, benefiting from a larger heat transfer surface than if the tube was full. This increases the heat transfer power.
Selon un autre aspect de l’invention, une paroi de cloisonnement impose une circulation du fluide en « U » à l’intérieur de l’enceinte. Cette paroi de cloisonnement permet de subdiviser l’espace périphérique, forçant la circulation du fluide dans une partie de l’espace périphérique, puis dans une autre partie. La circulation en « U » est directement liée à la position des ouvertures et, si elles sont présentes, des bouches. La paroi de cloisonnement façonnant le « U » a pour but d’augmenter le temps d’échange de chaleur puisque le parcours entre deux ouvertures est plus long. Du fait de la présence d’une paroi de cloisonnement, la circulation du fluide dans un même compartiment se fait dans deux sens différents, de part et d’autre de ce « U ».According to another aspect of the invention, a partition wall imposes a circulation of the fluid in a "U" shape inside the enclosure. This partition wall makes it possible to subdivide the peripheral space, forcing the circulation of the fluid in a part of the peripheral space, then in another part. The circulation in "U" is directly linked to the position of the openings and, if they are present, of the vents. The partition wall shaping the "U" aims to increase the heat exchange time since the path between two openings is longer. Due to the presence of a partition wall, the circulation of the fluid in the same compartment takes place in two different directions, on either side of this "U".
Un mode de réalisation de l’invention prévoit d’induire une circulation en « U » dans le premier circuit d’un dispositif thermique à capacité de stockage à deux circuits. Les bouches sont alors par exemple portées par un même côté de la paroi périphérique.An embodiment of the invention provides for inducing a U-shaped circulation in the first circuit of a thermal device with storage capacity with two circuits. The mouths are then for example carried by the same side of the peripheral wall.
Un autre mode de réalisation prévoit d’induire une circulation en « U » dans Tunique circuit. Ce circuit comporte la première ouverture d’entrée et la deuxième ouverture de sortie de fluide portées sur un seul et même couvercle de l’enceinte, la chambre collectrice et la chambre réceptrice étant situées côte à côte dans cette configuration. La paroi de cloisonnement s’étend depuis ce couvercle, séparant la chambre collectrice de la chambre réceptrice. La paroi de cloisonnement s’étend au-delà des chambres au travers d’une partie de l’espace périphérique, de sorte à ce que la paroi de cloisonnement ait une bordure libre et dessine un espace en « U ». Pour un réseau de tubes parallèles entre eux, ce réseau est divisé en deux faisceaux au sein desquels le fluide circule en sens opposé. Le fluide effectue alors deux passes, Tune dans un premier faisceau dans un sens de circulation, l’autre dans un deuxième faisceau en sens opposé.Another embodiment provides for inducing a U-shaped circulation in the circuit tunic. This circuit includes the first inlet opening and the second fluid outlet opening carried on a single enclosure cover, the collecting chamber and the receiving chamber being located side by side in this configuration. The partition wall extends from this cover, separating the collecting chamber from the receiving chamber. The partition wall extends beyond the chambers through part of the peripheral space, so that the partition wall has a free border and forms a "U" shaped space. For a network of tubes parallel to each other, this network is divided into two beams within which the fluid circulates in opposite directions. The fluid then makes two passes, Tune in a first beam in a direction of circulation, the other in a second beam in the opposite direction.
Selon un autre aspect de ce mode de réalisation, le dispositif thermique à capacité de stockage comprend au moins une chambre intermédiaire ménagée dans l’enceinte à l’opposé de la chambre collectrice et de la chambre réceptrice par rapport aux tubes. Cette chambre intermédiaire assure la transition entre deux passes dans les tubes, par exemple lorsque l’enceinte renferme deux faisceaux de tubes. Dans ce cas, le fluide transite de la chambre collectrice à la chambre intermédiaire via les deux faisceaux de tubes séparés de la chambre intermédiaire. La chambre intermédiaire se situe alors au sortir de la première passe, et à l’entrée de la deuxième passe.According to another aspect of this embodiment, the thermal device with storage capacity comprises at least one intermediate chamber formed in the enclosure opposite the collecting chamber and the receiving chamber with respect to the tubes. This intermediate chamber provides the transition between two passes in the tubes, for example when the enclosure contains two bundles of tubes. In this case, the fluid passes from the collecting chamber to the intermediate chamber via the two bundles of tubes separated from the intermediate chamber. The intermediate chamber is then located at the end of the first pass, and at the entrance of the second pass.
Selon un exemple de l’invention, la première ouverture d’entrée et la deuxième ouverture de sortie de fluide sont à l’opposée l’une de l’autre par rapport au tube. La chambre réceptrice et la chambre collectrice sont également situées à l’opposée l’une de l’autre dans l’enceinte par rapport au tube. Dans cette configuration, si les tubes sont organisés en faisceaux, le fluide circule de façon mono-directionnel d’une chambre à l’autre au sein du dispositif thermique à capacité de stockage. Le fluide caloporteur effectue alors une unique passe.According to an example of the invention, the first inlet opening and the second fluid outlet opening are opposite each other with respect to the tube. The receiving chamber and the collecting chamber are also located opposite each other in the enclosure with respect to the tube. In this configuration, if the tubes are organized in bundles, the fluid circulates in a mono-directional way from one chamber to another within the thermal device with storage capacity. The heat transfer fluid then performs a single pass.
Selon un autre aspect de l’invention, la paroi interne et/ou la paroi externe du tube sont en matériau synthétique. Ce matériau synthétique, souple, permet aux parois du tube d’avoir des propriétés de résistance mécanique face à la dilatation du tube. Le tube peut en effet se dilater en réponse à la modification du matériau à changement de phase contenu entre les deux parois, entre ses états de charge et de décharge. Cette souplesse est également intéressante pour des tubes prenant une configuration courbée ou enroulée, assurant une flexibilité à l’ensemble, sans risque de rupture. Enfin, les matériaux synthétiques, en plus d’être neutre par rapport au matériau à changement de phase, ont l’avantage d’être légers, ce qui permet de minimiser le poids du dispositif thermique à capacité de stockage. Ce matériau synthétique peut être un polymère, de préférence un polycarbonate, un polyester ou un polyamide.According to another aspect of the invention, the internal wall and / or the external wall of the tube are made of synthetic material. This synthetic, flexible material allows the walls of the tube to have mechanical resistance properties when the tube expands. The tube can indeed expand in response to the modification of the phase change material contained between the two walls, between its states of charge and discharge. This flexibility is also advantageous for tubes taking a curved or rolled configuration, ensuring flexibility to the assembly, without risk of rupture. Finally, synthetic materials, in addition to being neutral with respect to the phase change material, have the advantage of being light, which makes it possible to minimize the weight of the thermal device with storage capacity. This synthetic material can be a polymer, preferably a polycarbonate, a polyester or a polyamide.
Selon un aspect alternatif de l’invention, la paroi interne et la paroi externe du tube sont faites d’un matériau thermiquement conducteur. Un matériau thermiquement conducteur facilite le transfert thermique lors de la charge et la décharge du matériau à changement de phase. Plus particulièrement, ce matériau thermiquement conducteur peut être un métal ou un matériau synthétique chargé. Avantageusement, le métal choisi est l’aluminium ou un de ses alliages, qui a pour avantage d’allier la conductivité thermique à la légèreté, sans altérer les propriétés du matériau à changement de phase à son contact.According to an alternative aspect of the invention, the inner wall and the outer wall of the tube are made of a thermally conductive material. A thermally conductive material facilitates heat transfer when charging and discharging the phase change material. More particularly, this thermally conductive material can be a metal or a charged synthetic material. Advantageously, the metal chosen is aluminum or one of its alloys, which has the advantage of combining thermal conductivity with lightness, without altering the properties of the phase change material on contact.
Selon un autre aspect de l’invention, l’espace de réception du tube loge au moins un élément thermiquement conducteur. Afin d’améliorer la conductivité thermique du tube et pour un meilleur transport des calories, le matériau à changement de phase inclus dans l’espace de réception un élément thermiquement conducteur qui peut drainer ces calories.According to another aspect of the invention, the space for receiving the tube houses at least one thermally conductive element. In order to improve the thermal conductivity of the tube and for better transport of calories, the phase change material included in the receiving space a thermally conductive element which can drain these calories.
De façon particulière, l’élément thermiquement conducteur comprend ou prend la forme d’au moins une ailette, par exemple métallique. L’orientation des ailettes métalliques favorise le transit d’énergie thermique au sein de l’espace de réception. Alternativement, l’élément thermiquement conducteur comprend une poudre métallique. Alternativement encore, l’élément thermiquement conducteur comprend des nanotubes de carbone. Cette poudre métallique et/ou ces nanotubes de carbone peuvent être répartis dans le matériau à changement de phase.In particular, the thermally conductive element comprises or takes the form of at least one fin, for example metallic. The orientation of the metal fins favors the transit of thermal energy within the reception space. Alternatively, the thermally conductive element comprises a metallic powder. Alternatively still, the thermally conductive element comprises carbon nanotubes. This metal powder and / or these carbon nanotubes can be distributed in the phase change material.
Selon un autre aspect de l’invention, la paroi externe et la paroi interne du tube sont concentriques, au moins l’élément thermiquement conducteur reliant la paroi externe à la paroi interne. Ainsi, l’ailette permet de garantir l’espacement entre la paroi externe et la paroi interne du tube, afin de garantir la concentricité de ces deux parois. En plus de sa fonction de transport de calories, l’élément thermiquement conducteur, par l’exemple l’ailette, participe au maintien mécanique de la paroi externe par rapport à la paroi interne du tube.According to another aspect of the invention, the external wall and the internal wall of the tube are concentric, at least the thermally conductive element connecting the external wall to the internal wall. Thus, the fin makes it possible to guarantee the spacing between the external wall and the internal wall of the tube, in order to guarantee the concentricity of these two walls. In addition to its function of transporting calories, the thermally conductive element, for example the fin, participates in the mechanical maintenance of the external wall relative to the internal wall of the tube.
Plusieurs ailettes, si elles sont réparties de façon homogène dans l’espace de réception, par exemple en reliant la paroi interne à la paroi externe du tube, permettent par ailleurs d’absorber la déformation imposée par le matériau à changement de phase, se dilatant et se rétractant.Several fins, if they are distributed homogeneously in the receiving space, for example by connecting the internal wall to the external wall of the tube, also make it possible to absorb the deformation imposed by the phase change material, expanding and retracting.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the description given below by way of indication in relation to the drawings in which:
- la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif thermique à capacité de stockage selon un premier mode de réalisation de l’invention,- Figure 1 is a schematic view of a thermal device with storage capacity according to a first embodiment of the invention,
- la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif thermique à capacité de stockage selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,FIG. 2 is a schematic view of a thermal device with storage capacity according to a second embodiment of the invention,
- la figure 3 est une vue schématique, d'un dispositif thermique à capacité de stockage selon un troisième mode de réalisation de l’invention,FIG. 3 is a schematic view of a thermal device with storage capacity according to a third embodiment of the invention,
- la figure 4 est une vue en perspective d’un tube, parti à un dispositif thermique à capacité de stockage selon l’invention, selon l’un quelconque des modes de réalisation,FIG. 4 is a perspective view of a tube, part of a thermal device with storage capacity according to the invention, according to any one of the embodiments,
- la figure 5 est une vue en coupe du tube selon la figure 4.- Figure 5 is a sectional view of the tube according to Figure 4.
H faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant.It should first be noted that the figures show the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention, if necessary.
Dans la suite de la description, le caractère longitudinal des composants s’appréciera par rapport à un axe appelé axe central X d’enceinte, défini par une enceinte propre au dispositif à capacité de stockage selon l’invention, l’axe central X d’enceinte s’étendant entre l’une et l’autre des extrémités longitudinales de l’enceinte. Sera a considéré comme longitudinal tout objet ou axe s’étendant sensiblement dans la même direction que l’axe central X d’enceinte. Par transverse, on entendra tout objet ou axe venant couper l’axe central X d’enceinte.In the following description, the longitudinal nature of the components will be assessed with respect to an axis called the central axis X of the enclosure, defined by an enclosure specific to the device with storage capacity according to the invention, the central axis X d enclosure extending between one and the other of the longitudinal ends of the enclosure. Will be considered as longitudinal any object or axis extending substantially in the same direction as the central axis X of the enclosure. By transverse, we mean any object or axis coming to cut the central axis X of the enclosure.
Un dispositif thermique à capacité de stockage 1 selon un premier mode de réalisation est représenté sur la figure 1. Ce mode de réalisation correspond à un dispositif thermique à capacité de stockage 1 disposant d’un unique circuit 2, ce circuit 2 traversant de part en part des tubes 3 organisés en faisceau 4.A thermal device with storage capacity 1 according to a first embodiment is shown in FIG. 1. This embodiment corresponds to a thermal device with storage capacity 1 having a single circuit 2, this circuit 2 passing right through. share of tubes 3 organized in bundle 4.
Le dispositif thermique à capacité de stockage 1 selon la figure 1 est délimité par une enceinte 5. Cette enceinte 5 est pourvue d’une paroi périphérique 6 fermée par un premier couvercle 7 à l’une des extrémités longitudinales de l’enceinte 5, et par un deuxième couvercle 8 à l’extrémité longitudinale de l’enceinte 5 opposée par rapport à la paroi périphérique 6. La paroi périphérique 6, le premier couvercle 7 et le deuxième couvercle 8 coopèrent hermétiquement, par un emboîtement, par exemple.The storage capacity thermal device 1 according to FIG. 1 is delimited by an enclosure 5. This enclosure 5 is provided with a peripheral wall 6 closed by a first cover 7 at one of the longitudinal ends of the enclosure 5, and by a second cover 8 at the longitudinal end of the enclosure 5 opposite with respect to the peripheral wall 6. The peripheral wall 6, the first cover 7 and the second cover 8 cooperate hermetically, by interlocking, for example.
Le premier couvercle 7 de l’enceinte 5 est pourvu d’une ouverture 9 d’entrée de fluide. Cette ouverture 9 d’entrée de fluide débouche sur une chambre réceptrice 10. Le deuxième couvercle 8 de l’enceinte 5 est pourvu d’une ouverture 11 de sortie de fluide, débouchant sur une chambre collectrice 12. Les ouvertures 9, 11 d’entrée de fluide et de sortie de fluide sont ainsi situées chacune à l’une des extrémités longitudinales de l’enceinte 5, tout comme la chambre réceptrice 10 et la chambre collectrice 12.The first cover 7 of the enclosure 5 is provided with a fluid inlet opening 9. This fluid inlet opening 9 opens onto a receiving chamber 10. The second cover 8 of the enclosure 5 is provided with a fluid outlet opening 11, opening onto a collecting chamber 12. The openings 9, 11 of fluid inlet and fluid outlet are thus each located at one of the longitudinal ends of the enclosure 5, just like the receiving chamber 10 and the collecting chamber 12.
Entre la chambre réceptrice 10 et la chambre collectrice 12 se situe le faisceau 4 de tubes 3, les tubes 3 étant rectilignes et organisés parallèlement les uns par rapport aux autres au sein de ce faisceau 4. Les tubes 3 sont pourvus d’une première extrémité longitudinale 13 et d’une deuxième extrémité longitudinale 18, au regard respectivement de la chambre réceptrice 10 et de la chambre collectrice 12. Chacun des tubes 3 est constitué de deux parois, une paroi interne 14 et une paroi externe 15, de sorte à ce que chaque tube 3 soit creux. Le ou les tubes sont ainsi pourvus chacun d’un espace interne 16 ouvert à la première extrémité longitudinale 13 sur la chambre réceptrice 10, et à la deuxième extrémité longitudinale 18 du tube 3 sur la chambre collectrice 12.Between the receiving chamber 10 and the collecting chamber 12 is located the bundle 4 of tubes 3, the tubes 3 being rectilinear and organized parallel to each other within this bundle 4. The tubes 3 are provided with a first end longitudinal 13 and a second longitudinal end 18, respectively with respect to the receiving chamber 10 and the collecting chamber 12. Each of the tubes 3 is made up of two walls, an internal wall 14 and an external wall 15, so that that each tube 3 is hollow. The tube or tubes are thus each provided with an internal space 16 open at the first longitudinal end 13 on the receiving chamber 10, and at the second longitudinal end 18 of the tube 3 on the collecting chamber 12.
La paroi externe 15 délimite quant à elle avec la paroi périphérique 6 de l’enceinte 5 un espace périphérique 17. Cet espace est périphérique en ce qu’il entoure les parois externes des tubes, en étant également délimité par la paroi périphérique 6. Des grilles 19, positionnées parallèlement aux couvercles 7, 8, viennent maintenir le faisceau 4 en position dans l’enceinte 5 entre la chambre réceptrice 10 et l’espace périphérique 17 et entre la chambre collectrice 12 et l’espace périphérique 17, sans toutefois obturer la communication entre cet espace périphérique 17 et la chambre réceptrice 10 d’une part, et cet espace périphérique 17 et la chambre collectrice 12 d’autre part.The external wall 15 delimits with the peripheral wall 6 of the enclosure 5 a peripheral space 17. This space is peripheral in that it surrounds the external walls of the tubes, being also delimited by the peripheral wall 6. Des grids 19, positioned parallel to the covers 7, 8, keep the bundle 4 in position in the enclosure 5 between the receiving chamber 10 and the peripheral space 17 and between the collecting chamber 12 and the peripheral space 17, without, however, closing off the communication between this peripheral space 17 and the receiving chamber 10 on the one hand, and this peripheral space 17 and the collecting chamber 12 on the other hand.
Entre la paroi interne 14 et la paroi externe 15 d’un même tube 3 est délimité un espace de réception 20 servant à encapsuler un matériau à changement de phase 21, de sorte à ce que l’espace de réception 20 n’est pas ouvert sur le reste de l’enceinte 5.Between the internal wall 14 and the external wall 15 of the same tube 3 is delimited a receiving space 20 used to encapsulate a phase change material 21, so that the receiving space 20 is not open on the rest of enclosure 5.
On va maintenant décrire la circulation d’un fluide au sein du dispositif thermique à capacité de stockage 1 illustré en figure 1. Un unique circuit 2 est présent dans cette enceinte 5, et ne voit circuler qu’un fluide représenté par les flèches. Ce fluide décrit une trajectoire globalement rectiligne et monodirectionnelle, parallèle à l’axe central X d’enceinte 5. Le circuit 2 comprend la chambre réceptrice 10, l’espace interne 16 aux tubes 3, l’espace périphérique 17 aux tubes 3 et la chambre collectrice 12.We will now describe the circulation of a fluid within the thermal device with storage capacity 1 illustrated in FIG. 1. A single circuit 2 is present in this enclosure 5, and only a fluid represented by the arrows circulates. This fluid describes a generally rectilinear and monodirectional trajectory, parallel to the central axis X of enclosure 5. The circuit 2 comprises the receiving chamber 10, the internal space 16 with the tubes 3, the peripheral space 17 with the tubes 3 and the collecting chamber 12.
Le fluide entre par un port d’entrée 22, servant à connecter le dispositif thermique à capacité de stockage 1 à une boucle externe au dispositif thermique selon l’invention. Ce port d’entrée 22 est positionné au droit de l’ouverture 9 d’entrée de fluide située sur le premier couvercle 7 de l’enceinte 5. Le fluide, traversant ce port d’entrée 22 et cette ouverture 9 d’entrée de fluide, se répand dans la chambre réceptrice 10 qui communique à la fois avec l’espace interne 16 des tubes 3 du faisceau 4 et avec l’espace périphérique 17 aux tubes 3. Ainsi, le fluide emprunte l’espace interne 16 et l’espace périphérique 17, avant d’être collecté au niveau de la chambre collectrice 12. Arrivé dans cette chambre collectrice 12, il est dirigé vers l’ouverture 11 de sortie de fluide ménagée dans le deuxième couvercle 8 de l’enceinte 5, avant d’emprunter un port de sortie 23. Ce dernier est ménagé en regard de l’ouverture 11 de sortie de fluide, et raccorde le circuit du dispositif thermique à capacité de stockage 1 à la boucle externe au dispositif thermique de stockage 1.The fluid enters through an inlet port 22, used to connect the thermal device with storage capacity 1 to an external loop to the thermal device according to the invention. This inlet port 22 is positioned to the right of the fluid inlet opening 9 located on the first cover 7 of the enclosure 5. The fluid, passing through this inlet port 22 and this opening 9 inlet of fluid, spreads in the receiving chamber 10 which communicates both with the internal space 16 of the tubes 3 of the bundle 4 and with the peripheral space 17 with the tubes 3. Thus, the fluid borrows the internal space 16 and the peripheral space 17, before being collected at the collecting chamber 12. Arrived in this collecting chamber 12, it is directed towards the opening 11 of fluid outlet formed in the second cover 8 of the enclosure 5, before d borrow an output port 23. The latter is arranged opposite the fluid outlet opening 11, and connects the circuit of the thermal device with storage capacity 1 to the external loop to the thermal storage device 1.
Lors de son passage dans l’espace périphérique 17 ou l’espace interne 16, le fluide opère avec les tubes 3 un transfert thermique, lui permettant de collecter ou de charger des calories au niveau du matériau à changement de phase 21. Ce dernier se charge ou se décharge plus rapidement car le fluide est au contact à la fois de la paroi externe 15 et de la paroi interne 14 du tube 3.During its passage in the peripheral space 17 or the internal space 16, the fluid operates with the tubes 3 a thermal transfer, allowing it to collect or charge calories at the level of the phase change material 21. The latter is charges or discharges more quickly because the fluid is in contact with both the outer wall 15 and the inner wall 14 of the tube 3.
La figure 2 illustre un dispositif thermique à capacité de stockage 1 selon un deuxième mode de réalisation. Ce dernier correspond au dispositif thermique à capacité de stockage 1 à unique circuit 2 illustré à la figure 1, et on se reportera à la description de cette figure pour les éléments communs.FIG. 2 illustrates a thermal device with storage capacity 1 according to a second embodiment. The latter corresponds to the thermal device with storage capacity 1 with a single circuit 2 illustrated in FIG. 1, and reference will be made to the description of this figure for the common elements.
Le circuit 2 traverse de part en part des tubes 3 organisés deux faisceaux 4, 24. Ce circuit 2 se voit imposé une configuration en « U » de par la présence d’une paroi de cloisonnement 25 disposée selon l’axe central X d’enceinte. Les deux faisceaux 4, 24 sont en communication via une chambre intermédiaire 26 et sont situés de part et d’autre de la paroi de cloisonnement 25.The circuit 2 crosses right through the tubes 3 organized two beams 4, 24. This circuit 2 is imposed a configuration in "U" due to the presence of a partition wall 25 arranged along the central axis X of pregnant. The two beams 4, 24 are in communication via an intermediate chamber 26 and are located on either side of the partition wall 25.
Le dispositif thermique à capacité de stockage 1 selon la figure 2 est délimité par l’enceinte 5. Cette enceinte 5 est pourvue de la paroi périphérique 6 fermée par un couvercle 7 à l’une des extrémités longitudinales de l’enceinte 5, et par un fond 27 disposé à l’extrémité longitudinale de l’enceinte 5. La paroi périphérique 6 et le fond 27 coopèrent hermétiquement, par soudure par exemple. Paroi périphérique 6 et fond 27 peuvent également résulter d’un emboutissage profond, formant ainsi un cuvelage monobloc.The thermal storage capacity device 1 according to FIG. 2 is delimited by the enclosure 5. This enclosure 5 is provided with the peripheral wall 6 closed by a cover 7 at one of the longitudinal ends of the enclosure 5, and by a bottom 27 disposed at the longitudinal end of the enclosure 5. The peripheral wall 6 and the bottom 27 cooperate hermetically, for example by welding. Peripheral wall 6 and bottom 27 can also result from deep drawing, thus forming a one-piece casing.
Le couvercle 7 de l’enceinte 5 est pourvu de l’ouverture 9 d’entrée de fluide et de l’ouverture 11 de sortie de fluide débouchant l’une sur la chambre réceptrice 10, l’autre sur la chambre collectrice 12. Dans ce second mode de réalisation, les ouvertures 9, 11 d’entrée de fluide et de sortie de fluide sont situées chacune à la même extrémité longitudinale de l’enceinte 5, tout comme la chambre réceptrice 10 et la chambre collectrice 12.The cover 7 of the enclosure 5 is provided with the fluid inlet opening 9 and the fluid outlet opening 11 opening one onto the receiving chamber 10, the other onto the collecting chamber 12. In this second embodiment, the openings 9, 11 for fluid inlet and outlet for fluid are each situated at the same longitudinal end of the enclosure 5, just like the receiving chamber 10 and the collecting chamber 12.
La chambre réceptrice 10 et la chambre collectrice 12 sont séparées par une paroi de cloisonnement 25, disposée perpendiculairement par rapport au couvercle 7 de l’enceinte 5, dans l’axe central X d’enceinte 5. Cette paroi de cloisonnement 25 est rattachée au couvercle 7 et se prolonge entre les chambres réceptrice 10 et collectrice 12, de sorte à ce que la chambre réceptrice 10 et la chambre collectrice 12 ne soient pas en communication directe. La paroi de cloisonnement 25 se prolonge dans l’enceinte 5, sans toutefois rejoindre le fond 27 de l’enceinte 5, de sorte à ce que la paroi de cloisonnement 25 comporte une bordure libre 28 et dessine une circulation en « U » dans l’enceinte 5.The receiving chamber 10 and the collecting chamber 12 are separated by a partition wall 25, arranged perpendicularly to the cover 7 of the enclosure 5, in the central axis X of enclosure 5. This partition wall 25 is attached to the cover 7 and extends between the receiving 10 and collecting 12 chambers, so that the receiving chamber 10 and the collecting chamber 12 are not in direct communication. The partition wall 25 extends into the enclosure 5, without however reaching the bottom 27 of the enclosure 5, so that the partition wall 25 has a free border 28 and draws a U-shaped circulation in the pregnant 5.
Deux faisceaux 4, 24 de tubes 3 sont similaires et situés côte à côte. Ils sont tous deux formés de tubes 3 rectilignes et organisés parallèlement les uns par rapport aux autres. La paroi de cloisonnement 25, qui se prolonge dans l’enceinte 5, traverse cette enceinte 5 sur toute la longueur des faisceaux 4, 24 qu’elle sépare. Les tubes 3 sont pourvus de leur première extrémité longitudinale 13 et de leur deuxième extrémité longitudinale 18. La chambre réceptrice 10 est disposée entre l’ouverture 9 d’entrée de fluide et la première extrémité longitudinale 13 des tubes 3 du premier faisceau 4. La chambre collectrice 12 est ménagée entre l’ouverture 11 de sortie de fluide et la deuxième extrémité longitudinale 18 des tubes 3 du deuxième faisceau 24. La chambre intermédiaire 26 est disposée quant à elle entre le fond 27 de l’enceinte 5 et la deuxième extrémité longitudinale 18 des tubes 3 du premier faisceau 4 ainsi que la première extrémité longitudinale 13 des tubes 3 du deuxième faisceau 24.Two bundles 4, 24 of tubes 3 are similar and located side by side. They are both formed of 3 straight tubes and organized parallel to each other. The partition wall 25, which extends into the enclosure 5, crosses this enclosure 5 over the entire length of the beams 4, 24 which it separates. The tubes 3 are provided with their first longitudinal end 13 and with their second longitudinal end 18. The receiving chamber 10 is disposed between the fluid inlet opening 9 and the first longitudinal end 13 of the tubes 3 of the first bundle 4. The collecting chamber 12 is formed between the fluid outlet opening 11 and the second longitudinal end 18 of the tubes 3 of the second bundle 24. The intermediate chamber 26 is disposed between the bottom 27 of the enclosure 5 and the second end longitudinal 18 of the tubes 3 of the first bundle 4 as well as the first longitudinal end 13 of the tubes 3 of the second bundle 24.
Chacun des tubes 3 est constitué de deux parois, la paroi interne 14 et la paroi externe 15, de sorte à ce que chaque tube 3 est creux, c’est-à-dire pourvu de l’espace interne 16. Cet espace interne 16 est tubes 3 du premier faisceau 4 est ouvert sur la chambre réceptrice 10 à leur première extrémité longitudinale 13 et sur la chambre intermédiaire 26 à leur deuxième extrémité longitudinale 18. Cet espace interne 16 des tubes 3 du deuxième faisceau 24 est ouvert sur la chambre intermédiaire 26 à leur première extrémité longitudinale 13 et sur la chambre collectrice 12 à leur deuxième extrémité longitudinale 18.Each of the tubes 3 is made up of two walls, the internal wall 14 and the external wall 15, so that each tube 3 is hollow, that is to say provided with the internal space 16. This internal space 16 is tubes 3 of the first bundle 4 is open on the receiving chamber 10 at their first longitudinal end 13 and on the intermediate chamber 26 at their second longitudinal end 18. This internal space 16 of the tubes 3 of the second bundle 24 is open on the intermediate chamber 26 at their first longitudinal end 13 and on the collecting chamber 12 at their second longitudinal end 18.
La paroi externe 15 délimite quant à elle avec la paroi périphérique 6 de l’enceinte 5 l’espace périphérique 17. Les grilles 19, positionnées parallèlement au couvercle 7, viennent maintenir les faisceaux 24 en position dans l’enceinte 5 entre la chambre réceptrice 10 et la chambre intermédiaire 26 pour le premier faisceau 4, et entre la chambre intermédiaire 26 et la chambre collectrice 12 pour le deuxième faisceau 24. Ces grilles 19, n’obturent cependant pas la communication entre l’espace périphérique 17 et la chambre réceptrice 10 d’une part, entre l’espace périphérique 17 et la chambre collectrice 12 d’autre part et entre la chambre intermédiaire 26 et l’espace périphérique 17, enfin.The external wall 15 delimits with the peripheral wall 6 of the enclosure 5 the peripheral space 17. The grids 19, positioned parallel to the cover 7, hold the beams 24 in position in the enclosure 5 between the receiving chamber 10 and the intermediate chamber 26 for the first beam 4, and between the intermediate chamber 26 and the collecting chamber 12 for the second beam 24. These grids 19, however, do not block the communication between the peripheral space 17 and the receiving chamber 10 on the one hand, between the peripheral space 17 and the collecting chamber 12 on the other hand and between the intermediate chamber 26 and the peripheral space 17, finally.
La circulation d’un fluide au sein du dispositif thermique à capacité de stockage 1 illustré en figure 2 va maintenant être décrite. Un unique circuit 2 est présent dans cette enceinte 5, et ne voit circuler qu’un fluide représenté par les flèches. Ce fluide décrit une trajectoire en « U », du fait de la présence de la paroi de cloisonnement 25. Le circuit 2 comprend la chambre réceptrice 10, l’espace interne 16 aux tubes 3 du premier faisceau 4 et du deuxième faisceau 24, l’espace périphérique 17 aux tubes 3 cloisonné en « U », la chambre collectrice 12 et la chambre intermédiaire 26.The circulation of a fluid within the thermal device with storage capacity 1 illustrated in FIG. 2 will now be described. A single circuit 2 is present in this enclosure 5, and only sees a fluid represented by the arrows. This fluid describes a U-shaped trajectory, due to the presence of the partition wall 25. The circuit 2 comprises the receiving chamber 10, the internal space 16 in the tubes 3 of the first beam 4 and the second beam 24, l peripheral space 17 to the tubes 3 partitioned in a "U" shape, the collecting chamber 12 and the intermediate chamber 26.
Le fluide entre par le port d’entrée 22, servant à connecter le dispositif thermique à capacité de stockage 1 à une boucle externe au dispositif thermique. Ce port d’entrée 22 est positionné en regard de l’ouverture 9 d’entrée de fluide située sur le couvercle 7 de l’enceinte 5. Le fluide, traversant ce port d’entrée 22 et cette ouverture 9 d’entrée de fluide, est réceptionné par la chambre réceptrice 10 qui communique à la fois avec l’espace interne 16 des tubes 3 du premier faisceau 4, et l’espace périphérique 17 aux tubes 3 du premier faisceau 4. Ainsi, le fluide emprunte selon un premier sens de circulation l’espace interne 16 et l’espace périphérique 17 au premier faisceau 4, avant d’être reçu dans de la chambre intermédiaire 26. Depuis cette chambre intermédiaire 26, le fluide rejoint l’espace interne 16 et l’espace périphérique 17 au deuxième faisceau 24, où il circule selon un deuxième sens de circulation opposé au premier sens de circulation, avant d’être collecté dans la chambre collectrice 12. Arrivé dans cette chambre collectrice 12, il est dirigé vers l’ouverture 11 de sortie de fluide ménagée dans le deuxième couvercle de l’enceinte 5 avant d’emprunter le port de sortie 23.The fluid enters through the input port 22, used to connect the thermal device with storage capacity 1 to an external loop to the thermal device. This inlet port 22 is positioned opposite the fluid inlet opening 9 located on the cover 7 of the enclosure 5. The fluid, passing through this inlet port 22 and this fluid inlet opening 9 , is received by the receiving chamber 10 which communicates both with the internal space 16 of the tubes 3 of the first beam 4, and the peripheral space 17 to the tubes 3 of the first beam 4. Thus, the fluid borrows in a first direction circulation the internal space 16 and the peripheral space 17 to the first beam 4, before being received in the intermediate chamber 26. From this intermediate chamber 26, the fluid joins the internal space 16 and the peripheral space 17 to the second beam 24, where it circulates in a second direction of circulation opposite to the first direction of circulation, before being collected in the collecting chamber 12. Arrived in this collecting chamber 12, it is directed towards the opening 11 of fluid outlet formed in the second cover of the enclosure 5 before passing through the outlet port 23.
Lors de son passage dans l’espace périphérique 17 et dans l’espace interne 16 des tubes 3, le fluide a opéré avec ces tubes un transfert thermique, lui permettant de collecter ou de charger de l’énergie thermique au niveau du matériau à changement de phase 21. Dans cette configuration, le fluide effectue deux passes puisqu’il traverse deux faisceaux 4, 24 de tubes 3 distincts.During its passage in the peripheral space 17 and in the internal space 16 of the tubes 3, the fluid has operated with these tubes a thermal transfer, allowing it to collect or charge thermal energy at the level of the material to be changed. phase 21. In this configuration, the fluid makes two passes since it passes through two bundles 4, 24 of separate tubes 3.
En se référant maintenant à la figure 3, un dispositif thermique à capacité de stockage 1 selon un troisième mode de réalisation est représenté. Ici, deux circuits 29, 30 sont différentiés au moyen de parois de séparation 31, 32. Un premier circuit 29, organisé en « U » par une paroi de cloisonnement 25, se situe en périphérie de tubes 3 organisés en un unique faisceau 4. Un deuxième circuit 30 est quant à lui monodirectionnel et traverse de part en part le faisceau 4 de tubes 3.Referring now to Figure 3, a thermal storage device 1 according to a third embodiment is shown. Here, two circuits 29, 30 are differentiated by means of partition walls 31, 32. A first circuit 29, organized in “U” by a partition wall 25, is located on the periphery of tubes 3 organized in a single bundle 4. A second circuit 30 is monodirectional and passes right through the bundle 4 of tubes 3.
Le dispositif thermique à capacité de stockage 1 selon la figure 3 est délimité par l’enceinte 5. Cette enceinte 5 est pourvue de la paroi périphérique 6 fermée par le premier couvercle 7 à l’une des extrémités longitudinales de l’enceinte 5, et par le deuxième couvercle 8 à l’extrémité longitudinale de l’enceinte 5 opposée par rapport à la paroi périphérique 6, de sorte à ce que la paroi périphérique 6, le premier couvercle 7 et le deuxième couvercle 8 coopèrent hermétiquement.The thermal storage capacity device 1 according to FIG. 3 is delimited by the enclosure 5. This enclosure 5 is provided with the peripheral wall 6 closed by the first cover 7 at one of the longitudinal ends of the enclosure 5, and by the second cover 8 at the longitudinal end of the enclosure 5 opposite with respect to the peripheral wall 6, so that the peripheral wall 6, the first cover 7 and the second cover 8 cooperate hermetically.
Le premier couvercle 7 de l’enceinte 5 est pourvu de l’ouverture 9 d’entrée de fluide. Cette ouverture 9 d’entrée de fluide débouche sur la chambre réceptrice 10. Le deuxième couvercle 8 de l’enceinte 5 est pourvu de l’ouverture 11 de sortie de fluide, débouchant sur la chambre collectrice 12. Les ouvertures 9, 11 d’entrée de fluide et de sortie de fluide sont ainsi situées chacune à l’une des extrémités longitudinales de l’enceinte 5, tout comme la chambre réceptrice 10 et la chambre collectrice 12.The first cover 7 of the enclosure 5 is provided with the fluid inlet opening 9. This fluid inlet opening 9 opens onto the receiving chamber 10. The second cover 8 of the enclosure 5 is provided with the fluid outlet opening 11, opening onto the collecting chamber 12. The openings 9, 11 of fluid inlet and fluid outlet are thus each located at one of the longitudinal ends of the enclosure 5, just like the receiving chamber 10 and the collecting chamber 12.
Entre la chambre réceptrice 10 et la chambre collectrice 12 se situe un unique faisceau 4 de tubes 3, les tubes 3 étant rectilignes et organisés parallèlement les uns par rapport aux autres au sein de ce faisceau 4. Les tubes 3 sont pourvus de leur première extrémité longitudinale 13 et de leur deuxième extrémité longitudinale 18, au regard respectivement de la chambre réceptrice 10 et de la chambre collectrice 12. Chacun des tubes 3 est constitué de deux parois, la paroi interne 14 et la paroi externe 15, de sorte à ce que chaque tube 3 est creux, pourvu de l’espace interne 16 ouvert à la première extrémité longitudinale 13 sur la chambre réceptrice 10, et à la deuxième extrémité longitudinale 18 du tube 3 sur la chambre collectrice 12.Between the receiving chamber 10 and the collecting chamber 12 is located a single bundle 4 of tubes 3, the tubes 3 being rectilinear and organized parallel to one another within this bundle 4. The tubes 3 are provided with their first end longitudinal 13 and their second longitudinal end 18, respectively with regard to the receiving chamber 10 and the collecting chamber 12. Each of the tubes 3 consists of two walls, the inner wall 14 and the outer wall 15, so that each tube 3 is hollow, provided with the internal space 16 open at the first longitudinal end 13 on the receiving chamber 10, and at the second longitudinal end 18 of the tube 3 on the collecting chamber 12.
La paroi externe 15 délimite quant à elle avec la paroi périphérique 6 de l’enceinte 5 l’espace périphérique 17. A hauteur de l’une et l’autre des extrémités longitudinale 13, 18 des tubes 3, une première paroi de séparation 31 et une deuxième paroi de séparation 32, positionnées parallèlement aux couvercles 7, 8, viennent cloisonner l’espace périphérique 17 du faisceau 4, délimitant ainsi le premier circuit 29. La première paroi de séparation 31 et la deuxième paroi de séparation 32 sont chacune solidaire des extrémités longitudinales 13, 18 des tubes 3 de manière étanche. Les tubes 3 ne sont donc pas obturés par ces parois de séparation 31, 32, les parois de séparations 31, 32 étant munies de passages laissant libre l’espace interne 16 des tubes 3. Ces passages sont de même diamètre que les parois externes 15 des tubes 3, afin de s’y ajuster.The outer wall 15 delimits with the peripheral wall 6 of the enclosure 5 the peripheral space 17. At the level of one and the other of the longitudinal ends 13, 18 of the tubes 3, a first partition wall 31 and a second partition wall 32, positioned parallel to the covers 7, 8, partition the peripheral space 17 of the bundle 4, thus delimiting the first circuit 29. The first partition wall 31 and the second partition wall 32 are each integral longitudinal ends 13, 18 of the tubes 3 in a sealed manner. The tubes 3 are therefore not closed off by these partition walls 31, 32, the partition walls 31, 32 being provided with passages leaving free the internal space 16 of the tubes 3. These passages are of the same diameter as the external walls 15 tubes 3, in order to adjust to it.
La paroi périphérique 6 comprend une bouche 33 d’entrée et une bouche 34 de sortie, mettant ce premier circuit 29 en communication avec l’extérieur de l’enceinte 5. Les deux parois de séparation 31, 32 maintiennent le faisceau 4 en position dans l’enceinte 5 entre la chambre réceptrice 10 et la chambre collectrice 12, en obturant la communication entre cet espace périphérique 17, constituant le premier circuit 29, et le deuxième circuit 30, fait de la chambre réceptrice 10 d’une part, de la chambre collectrice 12 d’autre part, et de l’espace interne 16 aux tubes 3 du faisceau 4.The peripheral wall 6 comprises an inlet mouth 33 and an outlet mouth 34, putting this first circuit 29 in communication with the outside of the enclosure 5. The two separation walls 31, 32 hold the beam 4 in position in the enclosure 5 between the receiving chamber 10 and the collecting chamber 12, by closing the communication between this peripheral space 17, constituting the first circuit 29, and the second circuit 30, made of the receiving chamber 10 on the one hand, of the collecting chamber 12 on the other hand, and internal space 16 to the tubes 3 of the bundle 4.
Une paroi de cloisonnement 25 sépare par ailleurs le premier circuit 29. Cette paroi de cloisonnement 25 s’étant transversalement dans l’enceinte 5 depuis la paroi périphérique 6, entre les bouches 33, 34, perpendiculairement à l’axe central X d’enceinte 5, sans toutefois fermer l’enceinte 5. La paroi de cloisonnement 25 est par ailleurs pourvue d’une bordure libre 28 et dessine un espace en « U » dans le premier circuit 29. A noter que cette paroi de cloisonnement 25 est munie de perforations, laissant un passage aux tubes 3 du faisceau qui croisent la paroi de cloisonnement 25. Ces perforations sont de même diamètre que les tubes 3, afin de s’y ajuster de manière étanche.A partition wall 25 further separates the first circuit 29. This partition wall 25 being transversely in the enclosure 5 from the peripheral wall 6, between the vents 33, 34, perpendicular to the central axis X of the enclosure 5, without however closing the enclosure 5. The partition wall 25 is moreover provided with a free border 28 and draws a “U” -shaped space in the first circuit 29. Note that this partition wall 25 is provided with perforations, leaving a passage to the tubes 3 of the bundle which cross the partition wall 25. These perforations are of the same diameter as the tubes 3, in order to fit there in a sealed manner.
L’espace de réception 20 est délimité par la paroi interne 14 et la paroi externe 15 des tubes 3, et sert contenir de manière fermée le matériau à changement de phase 21. L’espace de réception 20 n’est donc pas ouvert sur le reste de l’enceinte 5.The reception space 20 is delimited by the internal wall 14 and the external wall 15 of the tubes 3, and serves to contain the phase change material 21 in a closed manner. The reception space 20 is therefore not open on the rest of enclosure 5.
La circulation d’un fluide au sein du dispositif thermique à capacité de stockage 1 illustré en figure 3 va maintenant être décrite. Les deux circuits 29, 30 sont parcourus par deux fluides distingués par les flèches, ces deux fluides pouvant être distincts ou identique.The circulation of a fluid within the thermal device with storage capacity 1 illustrated in FIG. 3 will now be described. The two circuits 29, 30 are traversed by two fluids distinguished by the arrows, these two fluids possibly being distinct or identical.
Le premier fluide au sein du premier circuit 29 décrit une trajectoire en « U », imposée par la présence de la paroi de cloisonnement 25. Le premier circuit 29 comprend l’espace périphérique 17 aux tubes 3. Le premier fluide entre dans cet espace périphérique 17 via un port d’entrée 35 qui sert à connecter le dispositif thermique à capacité de stockage 1 à une boucle externe. Le port d’entrée 35 est relié à la bouche 33 d’entrée, qui débouche sur l’espace périphérique 17, face aux deuxièmes extrémités longitudinales 18 des tubes 3 du faisceau 4. Lorcé dans son cheminement au travers de l’espace périphérique 17, le premier fluide traverse transversalement une première partie 36 de l’espace périphérique 17, opérant un changement de sens au niveau de l’espace ménagé entre la bordure libre 28 de la paroi de cloisonnement 25 et la paroi périphérique 6 de l’enceinte 5. Le premier fluide arrive alors dans une deuxième partie 37 de l’espace périphérique 17, rejoignant la bouche 34 de sortie de fluide puis un port de sortie 38 de fluide, raccordant le premier circuit 29 du dispositif thermique à capacité de stockage 1 à la boucle externe évoquée ci-dessus.The first fluid within the first circuit 29 describes a U-shaped trajectory, imposed by the presence of the partition wall 25. The first circuit 29 comprises the peripheral space 17 to the tubes 3. The first fluid enters this peripheral space 17 via an input port 35 which is used to connect the thermal device with storage capacity 1 to an external loop. The inlet port 35 is connected to the inlet mouth 33, which opens onto the peripheral space 17, facing the second longitudinal ends 18 of the tubes 3 of the bundle 4. Launched in its path through the peripheral space 17 , the first fluid crosses transversely a first part 36 of the peripheral space 17, effecting a change of direction at the level of the space formed between the free edge 28 of the partition wall 25 and the peripheral wall 6 of the enclosure 5 The first fluid then arrives in a second part 37 of the peripheral space 17, joining the mouth 34 of fluid outlet then a fluid outlet port 38, connecting the first circuit 29 of the thermal device with storage capacity 1 to the external loop mentioned above.
Le deuxième fluide au sein du deuxième circuit 30 décrit une trajectoire rectiligne et monodirectionnelle, parallèle à l’axe central X d’enceinte 5. Le deuxième circuit est comparable au circuit décrit en relation avec la figure 1. Le deuxième circuit 30 comprend la chambre réceptrice 10, l’espace interne 16 aux tubes 3 et la chambre collectrice 12. Le deuxième fluide entre par le port d’entrée 22. Ce port d’entrée 22 est positionné au niveau de l’ouverture 9 d’entrée de fluide située sur le premier couvercle 7 de l’enceinte 5. Le premier fluide, traversant ce port d’entrée 22 et cette ouverture 9 d’entrée de fluide, est reçu dans la chambre réceptrice 10 qui communique avec l’espace interne 16 des tubes 3 du faisceau 4. Ainsi, le deuxième fluide emprunte l’espace interne 16 aux tubes 3, avant d’être collecté au niveau de la chambre collectrice 12. Arrivé dans cette chambre collectrice 12, il est dirigé vers l’ouverture 11 de sortie de fluide ménagée dans le deuxième couvercle 8 de l’enceinte 5, avant d’emprunter le port de sortie 23.The second fluid within the second circuit 30 describes a rectilinear and unidirectional trajectory, parallel to the central axis X of enclosure 5. The second circuit is comparable to the circuit described in relation to FIG. 1. The second circuit 30 comprises the chamber receiver 10, the internal space 16 to the tubes 3 and the collecting chamber 12. The second fluid enters through the inlet port 22. This inlet port 22 is positioned at the level of the fluid inlet opening 9 situated on the first cover 7 of the enclosure 5. The first fluid, passing through this inlet port 22 and this fluid inlet opening 9, is received in the receiving chamber 10 which communicates with the internal space 16 of the tubes 3 of the bundle 4. Thus, the second fluid borrows the internal space 16 from the tubes 3, before being collected at the level of the collecting chamber 12. Arrived in this collecting chamber 12, it is directed towards the opening 11 of outlet d e fluid formed in the second cover 8 of the enclosure 5, before passing through the outlet port 23.
Lors de leur passage dans le premier circuit 29 ou le deuxième circuit 30, les fluides opèrent avec les tubes 3 un transfert thermique, leur permettant de collecter ou de charger des calories depuis ou vers le matériau à changement de phase 21. Plusieurs configurations sont possibles : les deux fluides transfèrent tous deux simultanément ou séquentiellement leur énergie thermique au matériau à changement de phase 21 ; les deux fluides récupèrent simultanément ou séquentiellement de l’énergie thermique depuis le matériau à changement de phase 21 ; le fluide du premier circuit 29 transfert de l’énergie thermique au matériau à changement de phase 21, alors que le fluide du deuxième circuit 30 en récupère ultérieurement ; le fluide du deuxième circuit 30 transfert de l’énergie thermique au matériau à changement de phase 21, alors que le fluide du premier circuit 29 en récupère ultérieurement.During their passage in the first circuit 29 or the second circuit 30, the fluids operate with the tubes 3 a thermal transfer, allowing them to collect or charge calories from or to the phase change material 21. Several configurations are possible : the two fluids both simultaneously or sequentially transfer their thermal energy to the phase change material 21; the two fluids recover thermal energy simultaneously or sequentially from the phase change material 21; the fluid of the first circuit 29 transfers thermal energy to the phase change material 21, while the fluid of the second circuit 30 subsequently recovers it; the fluid of the second circuit 30 transfers thermal energy to the phase change material 21, while the fluid of the first circuit 29 recovers it later.
La figure 4 montre un tube 3 constitutif de l’un quelconque des modes de réalisation décrit ci-dessus. La description qui suit s’applique à un tube ou à une pluralité de tubes.Figure 4 shows a tube 3 constituting any of the embodiments described above. The following description applies to one tube or to a plurality of tubes.
Le tube 3 est creux et il fait partie du dispositif thermique à capacité de stockage 1 selon l’invention. Le tube 3 prend ici une forme rectiligne, dirigée selon un axe d’allongement Y du tube 3. Ce tube 3 est clôt à ses extrémités longitudinales 13, 18 par un bouchon 39, 40, qui vient fermer les parois 14, 15 du tube 3, permettant d’encapsuler le matériau à changement de phase 21. Chaque bouchon 39, 40 est pourvu d’un orifice 41, donnant accès à l’espace interne 16 du tube 3, apte à voir circuler un fluide. La paroi externe 15 et/ou la paroi interne 16 du tube 3 sont faite par exemple d’un matériau synthétique et/ou d’un matériau conducteur thermique, tel l’aluminium ou un de ses alliages.The tube 3 is hollow and it is part of the thermal device with storage capacity 1 according to the invention. The tube 3 here takes a rectilinear shape, directed along an elongation axis Y of the tube 3. This tube 3 is closed at its longitudinal ends 13, 18 by a plug 39, 40, which closes the walls 14, 15 of the tube 3, allowing the phase change material to be encapsulated 21. Each plug 39, 40 is provided with an orifice 41, giving access to the internal space 16 of the tube 3, capable of seeing a fluid circulate. The external wall 15 and / or the internal wall 16 of the tube 3 are made, for example, of a synthetic material and / or of a thermal conductive material, such as aluminum or one of its alloys.
La figure 5 montre le tube 3 vu selon la coupe transversale A montrée sur la figure 4. La paroi externe 15 et la paroi interne 14 délimitent deux espaces dans le tube 3 : l’espace interne 16 délimité par la paroi interne 14 et l’espace de réception 20, délimité par la paroi interne 14 et la paroi externe 15. La paroi interne 14 et la paroi externe 15 sont concentriques et reliées par un élément thermiquement conducteur 42 disposé à l’intérieur de l’espace de réception 20. Selon un exemple de réalisation, un tel élément thermiquement conducteur 42 prend la forme d’une ou plusieurs ailettes 43 qui s’étendent longitudinalement et en formant des ponts entre la paroi interne 14 et la paroi externe 15. Ces ailettes 42 sont réparties de façon homogène dans l’espace de réception 20. Elles s’orientent donc selon une direction longitudinale parallèle à un l’axe Y d’allongement du tube 3, et de façon radiale tout autour de l’axe d’allongement Y. Deux ailettes 43 successives délimitent, alternativement avec la paroi interne 14 ou la paroi externe 15, un espace de la forme triangulaire vue en coupe, divisant l’espace de réception 20.FIG. 5 shows the tube 3 seen along the cross section A shown in FIG. 4. The external wall 15 and the internal wall 14 delimit two spaces in the tube 3: the internal space 16 delimited by the internal wall 14 and the reception space 20, delimited by the internal wall 14 and the external wall 15. The internal wall 14 and the external wall 15 are concentric and connected by a thermally conductive element 42 disposed inside the reception space 20. According to an exemplary embodiment, such a thermally conductive element 42 takes the form of one or more fins 43 which extend longitudinally and forming bridges between the inner wall 14 and the outer wall 15. These fins 42 are homogeneously distributed in the reception space 20. They therefore orient themselves in a longitudinal direction parallel to an axis Y of elongation of the tube 3, and radially all around the axis of elongation Y. ux successive fins 43 delimit, alternately with the internal wall 14 or the external wall 15, a space of the triangular shape seen in section, dividing the reception space 20.
Le matériau à changement de phase 21 est réparti dans l’espace de réception 20 et il est au contact de chaque face de ou des ailettes 43. Comme ces ailettes 43 sont au contact de la paroi interne 14 et de la paroi externe 15, elles drainent les calories dans l’espace de réception 20 depuis ou vers la paroi interne 14 et/ou depuis ou vers la paroi externe 15. Les ailettes 42 sont par exemple faites d’un matériau métallique, conducteur thermique, permettant de faciliter les transferts thermiques impliquant le matériau à changement de phase.The phase change material 21 is distributed in the reception space 20 and it is in contact with each face of one or more fins 43. As these fins 43 are in contact with the internal wall 14 and the external wall 15, they drain calories into the receiving space 20 from or to the internal wall 14 and / or from or to the external wall 15. The fins 42 are for example made of a metallic material, thermal conductor, making it possible to facilitate heat transfers involving the phase change material.
Selon un autre exemple, l’élément thermiquement conducteur 42 peut également prendre la forme d’une poudre métallique et/ou de nanotubes de carbone répartis dans le matériau à changement de phase. Comme pour l’ailette 43, cette poudre métallique et/ou ces nanotubes de carbone permettent de répartir les calories en cœur du matériau à changement de phase.According to another example, the thermally conductive element 42 can also take the form of a metal powder and / or carbon nanotubes distributed in the phase change material. As for the fin 43, this metallic powder and / or these carbon nanotubes make it possible to distribute the calories at the heart of the phase change material.
On comprend à la lecture de ce qui précède que la présente invention propose un dispositif thermique à capacité de stockage pour véhicule configuré pour permettre transfert thermique optimal, rapide, en favorisant l’accessibilité au matériau à changement de phase logé dans les tubes. Cette accessibilité est rendue possible par les tubes creux qui, par le ménagement d’un espace interne, augmentent les possibilités d’interface vis-à-vis de fluides circulants non seulement en périphérie du tube, mais également au centre de ce tube. Grâce à ces tubes creux, le dispositif thermique à capacité de stockage peut être compartimenté de différentes manières, afin de créer un unique circuit ou une pluralité de circuits. Ce dispositif thermique à capacité de stockage, destiné à être intégré tant dans les véhicules électriques, que thermiques ou hybrides, ne va pas au détriment de la compacité dudit dispositif, puisque le tube creux ne modifie pas en soit le volume global du dispositif thermique à capacité de stockage.It will be understood from reading the above that the present invention provides a thermal device with storage capacity for a vehicle configured to allow optimal, rapid thermal transfer, by promoting accessibility to the phase change material housed in the tubes. This accessibility is made possible by hollow tubes which, by providing an internal space, increase the possibilities of interface vis-à-vis circulating fluids not only at the periphery of the tube, but also in the center of this tube. Thanks to these hollow tubes, the thermal device with storage capacity can be compartmentalized in different ways, in order to create a single circuit or a plurality of circuits. This thermal storage device, intended to be integrated in electric vehicles, as well as thermal or hybrid, does not go to the detriment of the compactness of said device, since the hollow tube does not in itself modify the overall volume of the thermal device to storage capacity.
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison technique opérant de tels moyens. En particulier, la forme dispositif thermique à capacité de stockage pour véhicule peut être modifiée sans nuire à l’invention, dans la mesure où le dispositif thermique à capacité de stockage pour véhicule, in fine, remplit les mêmes fonctionnalités que celles décrites dans ce document.The invention cannot however be limited to the means and configurations described and illustrated here, and it also extends to any equivalent means or configuration and to any technical combination operating such means. In particular, the shape of the thermal device with storage capacity for a vehicle can be modified without harming the invention, insofar as the thermal device with storage capacity for a vehicle, ultimately, fulfills the same functions as those described in this document. .
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---|---|---|---|---|
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007086065A2 (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Nuclear Research Center-Negev (Nrcn) | Thermal energy storage apparatus |
US20120037342A1 (en) * | 2009-02-11 | 2012-02-16 | Mathew Holloway | Fluid conditioning arrangements |
US20120111036A1 (en) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | International Business Machines Corporation | Coolant-buffered, vapor-compression refrigeration with thermal storage and compressor cycling |
EP2905568A1 (en) * | 2014-02-06 | 2015-08-12 | Areva Renouvelables | Latent heat storage device and solar power plant comprising such device |
EP2916092A1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-09 | PSJ Technology Limited | Thermal energy recovery apparatus and method |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007086065A2 (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Nuclear Research Center-Negev (Nrcn) | Thermal energy storage apparatus |
US20120037342A1 (en) * | 2009-02-11 | 2012-02-16 | Mathew Holloway | Fluid conditioning arrangements |
US20120111036A1 (en) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | International Business Machines Corporation | Coolant-buffered, vapor-compression refrigeration with thermal storage and compressor cycling |
EP2905568A1 (en) * | 2014-02-06 | 2015-08-12 | Areva Renouvelables | Latent heat storage device and solar power plant comprising such device |
EP2916092A1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-09 | PSJ Technology Limited | Thermal energy recovery apparatus and method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114628841A (en) * | 2021-12-27 | 2022-06-14 | 浙江零跑科技股份有限公司 | New energy vehicle battery pack |
CN114628841B (en) * | 2021-12-27 | 2024-05-14 | 浙江零跑科技股份有限公司 | New energy vehicle battery pack |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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