WO2013114045A1 - Echangeur thermique, notamment pour vehicule comprenant un moteur thermique - Google Patents

Echangeur thermique, notamment pour vehicule comprenant un moteur thermique Download PDF

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WO2013114045A1
WO2013114045A1 PCT/FR2013/050202 FR2013050202W WO2013114045A1 WO 2013114045 A1 WO2013114045 A1 WO 2013114045A1 FR 2013050202 W FR2013050202 W FR 2013050202W WO 2013114045 A1 WO2013114045 A1 WO 2013114045A1
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exchanger
circuit
exchanger according
heat
pipes
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PCT/FR2013/050202
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Damien Alfano
Pauline LARTIGUE
Thierry Cheng
José Antonio DE LA FUENTE
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Heat exchanger in particular for a vehicle comprising a heat engine
  • the present invention relates to a heat exchanger, in particular for a vehicle comprising a heat engine.
  • Such an exchanger may for example be used to heat the engine of the vehicle when it starts. Heating the engine when the vehicle is starting can reduce fuel consumption and / or pollutant emissions. This heat can also, in very cold conditions, be transmitted to the cabin to improve the comfort of the vehicle users.
  • the invention aims to meet this need and it achieves, in one of its aspects, using a heat exchanger for a vehicle, the vehicle including a heat engine, the exchanger comprising a first circuit, a second circuit and a tank,
  • the first circuit comprising first pipes capable of conveying gases
  • the second circuit comprising second conduits capable of conveying a coolant
  • the reservoir being able to receive a reagent.
  • the exchanger may comprise an enclosure inside which are disposed the first circuit, the second circuit and the reservoir.
  • the first circuit can be connected to accesses inside the enclosure to allow the entry and exit of gases in the first circuit.
  • the second circuit can be connected to at least two accesses to the inside of the enclosure to allow the entry and exit of the fluid in the second circuit.
  • the reservoir can be connected to at least one access to the interior of the enclosure to allow the reagent supply of the reservoir and / or the supply of the reservoir in a reaction fluid engaging with said reagent an exothermic reaction in said reservoir .
  • the reservoir can then be configured to resist this exothermic reaction, that is to say, not to be degraded immediately or in the longer term by this exothermic reaction.
  • the reagent is in particular a solid reagent, for example zeolite.
  • the first circuit can convey exhaust gas
  • the second circuit can convey the coolant, preferably the coolant of a heat engine
  • the reservoir can receive the reagent, preferably the zeolite.
  • the reservoir can be crossed by the first and second conduits.
  • the reagent can then be at least partly received in the reservoir space not occupied by the first and second conduits.
  • the reagent may be disposed wholly or partly in the interstices between the pipes passing through the tank.
  • the reservoir can extend on either side of the first pipes and second pipes.
  • Reaction fluid such as water
  • Reaction fluid can be poured into the reservoir and this water can come into contact with the zeolite to cause an exothermic water adsorption reaction by the zeolite.
  • the heat thus released can be recovered by the fluid flowing in the second circuit and fed to the engine to heat it.
  • Regeneration of the zeolite saturated with water after said exothermic reaction can be obtained by passing the exhaust gases in the first circuit. These can release heat to desorb the water contained in the pores of the zeolite, so that the zeolite is again ready to react exothermically with water at a next start of the vehicle.
  • the exchanger can thus recover the heat released by the zeolite and regenerate it later.
  • water must be understood in a broad sense, designating both pure water and a mixture of water and component (s) in lesser proportion (s), such mixing is for example glycol water.
  • the exchanger can be called a “three-fluid exchanger” since it can receive three fluids, for example water or more generally the reaction fluid, the coolant and the exhaust gas.
  • pipe can be understood as synonymous with “tube”, whether the tube has a circular cross section or other.
  • the first circuit and the second circuit can occupy part of the inside of the enclosure and the rest of the interior of the enclosure can form the reservoir, that is to say that the reservoir can be formed by the interstices between the pipes in the enclosure.
  • the zeolite can be used in the form of beads, thus forming beds of beads in the tank.
  • the zeolite may be used in the form of thin layers.
  • the zeolite can be anhydrous before its reaction with water.
  • the second circuit and the reservoir are advantageously arranged so that when the reagent is subjected to an exothermic reaction, the heat released by this reaction is transmitted to the fluid flowing in the second conduits.
  • the first circuit and the reservoir are advantageously arranged so that when exhaust gases circulate in the first pipes, their heat is transmitted to the reagent in the tank.
  • the exchanger thus allows efficient heat transfer, for example to the heat engine, while ensuring a regeneration of the zeolite.
  • the exchanger can be sized to provide a power of the order of 15 kW for a period of about two minutes to heat the engine.
  • the exchanger may also be sized so that regeneration by the exhaust gas of the zeolite is carried out in a period of between ten minutes and half an hour, for example in twenty minutes.
  • the first circuit may comprise a plurality of first separate pipes extending substantially parallel to the longitudinal axis of the exchanger. These first conduits may be uniformly distributed or not in the enclosure.
  • the second circuit may comprise at least one unit of second conduits interconnected by junctions, the unit having one end forming an input of the unit and another end forming an output of the unit.
  • the input and output of the unit can each communicate with one of the two accesses to the inside of the enclosure to respectively allow the entry and exit of the fluid in the unit.
  • the second circuit can be formed by a single unit or, alternatively, by several separate units. Each unit can form a web, having a serpentine shape. Such a sheet allows the fluid flowing through a unit of the second circuit to satisfactorily receive the heat released by the exothermic reaction.
  • Each unit can extend in a plane.
  • each of these units may have the same number of second pipes, so as to have the same pressure loss.
  • Each unit is for example formed by between two and twenty second pipes connected one after the other. Between two and ten units, for example four units, can form the second circuit.
  • Each second conduit may extend substantially parallel to the longitudinal axis of the exchanger.
  • the inlet and outlet of the unit may be located at the same height along the longitudinal axis of the exchanger, in particular at the same longitudinal end of the exchanger, in particular on both sides of the longitudinal axis.
  • At least one second pipe can lead to at least one of its longitudinal ends in a space delimited by a pair of plates arranged transversely, in particular perpendicularly, with respect to the longitudinal axis of the exchanger.
  • This space can be closed by the enclosure.
  • the corresponding longitudinal ends of all or part of the second conduits of the second circuit open for example into said space.
  • the exchanger is provided with at least two pairs of plates, each pair being at a distance from the other pair along the longitudinal axis of the exchanger, each pair being in particular disposed near a longitudinal end of the exchanger, and each pair of plates defines a space in which open the corresponding longitudinal ends of all or part of the second conduits.
  • junction between two corresponding longitudinal ends of two second pipes of the unit can be achieved by means of a bracelet surrounding a portion of the space delimited by the pair of plates, said longitudinal ends of said second pipes opening into this part from space.
  • the junction can thus be made other than by machining the pipes so that they have an elbow. According to what precedes, two straight lines are connected with a pair of plates and a bracelet.
  • Each plate of a pair can be crossed by the first conduits and only one of these two plates can be traversed by the second conduits involved in the junctions.
  • the non-traversed plate by the second pipes in pairs connected to each other by the junctions is for example arranged longitudinally between the other plate of the pair and the longitudinal end closest to the exchanger.
  • Each first or second conduit may be attached, for example by brazing, to only one plate or both plates.
  • Plates of the same pair can be used for all the junctions of a unit or the second circuit, at the same longitudinal end of the second conduits.
  • the bracelet may extend along the longitudinal axis of the exchanger over the entire distance between the two plates of the same pair.
  • the distance between the two plates of the same pair is for example less than one cm, being in particular of the order of a few mm.
  • the exchanger may comprise an input zone of the unit or units of the second circuit and an output zone of the unit or units of the second circuit.
  • the inlet zone and the outlet zone can be located at the same height along the longitudinal axis of the exchanger.
  • the entrance zone and the exit zone can each form a collector. Each collector is in particular connected to one of the accesses to the interior of the enclosure to allow the arrival in the exchanger of the fluid intended to recover the heat released by the reaction.
  • One of the entry zone and the exit zone may be radially outer, with respect to the longitudinal axis, to the other of the entry zone and the exit zone.
  • exit zone and the inlet zone may be axially between two plates, one of these plates being in particular the above plate not crossed by the second conduits interconnected by the junctions.
  • the exchanger may comprise a plurality of fins. These fins can improve heat transfer within the exchanger.
  • Each fin may contact at least one second conduit.
  • Each fin also plunges into the reservoir, to promote the transfer of heat induced by the exothermic reaction in the reservoir to the heat transfer fluid in the second conduit or pipes.
  • the same wing can contact a single second or more pipes, or even every second pipe.
  • Each fin may not come into contact with the first pipes, in order to avoid transmitting the heat of the exhaust gases to the fluid flowing in the second circuit when the exhaust gases flow through the first circuit. This can also make it possible to favor the heat transfer by the fins to the fluid in the second circuit and not to the first ducts when the exothermic reaction occurs in the tank.
  • the latter is in the form of a thin support in which holes are provided.
  • the thickness of this support is for example less than one cm, in particular 0.8 mm. Holes receive according to this example second lines without clearance while other holes receive first lines with clearance. In this way, the first pipes are not in contact with the fin while the second pipes are.
  • the distance separating the first pipes of the nearest fin can be between one mm and two mm.
  • the holes in the fins for the pipes may be circular.
  • the fins are arranged
  • each fin In a transverse plane, in particular perpendicular to the longitudinal axis of the exchanger, each fin may extend substantially between two opposite edges of the enclosure.
  • each fin may have a section smaller than the section of the exchanger between these two edges.
  • a free space can thus exist in this plane, this free space to communicate with each other the different compartments of the tank, thus facilitating the filling of the reservoir reagent.
  • each fin may extend only between a central zone and an edge of the enclosure.
  • a first fin extends between said central zone and a first edge of the enclosure while a second fin extends between the central zone and a second edge of the enclosure, said first and second edges being opposite to one another. one to the other in relation to the central area.
  • the first and second fins can then be arranged alternately along the longitudinal axis, which can promote the diffusion of water into the reservoir to cause the reaction with the reagent.
  • each fin may have a section smaller than the section of the exchanger between the central zone and the edge of the enclosure. The fin extends for example on less than half of the section of the enclosure. The part of the half of the section of the enclosure not occupied by the fin may allow communication between the different compartments of the reservoir, facilitating the filling of the reservoir with reagent.
  • each fin may have a semicircular shape with the exception of a cutout, for example made on its outer periphery.
  • the section of each fin is less than half a section of the enclosure due to the cutting.
  • each fin may have a section smaller than the section in this plane of the part of the exchanger in which it is disposed.
  • the ratio between the fin section and the section of the exchanger above can be obtained by machining fins already manufactured or from the manufacture of the fins.
  • the fins can thus be manufactured to have a section adapted to this ratio, for example by molding.
  • the first pipes may or may not have the same cross-sectional dimensions as the second pipes.
  • Another subject of the invention is a method of heating a component of a vehicle, in particular a heat engine, using the exchanger above, in which process :
  • reaction fluid in particular water
  • a reagent having a reaction with said reaction fluid, in particular water, an exothermic reaction has been introduced
  • the heated heat transfer fluid is brought after passing through the second circuit near the component to be heated.
  • the method may comprise a regeneration step of the reagent, in which exhaust gases are circulated in the first circuit.
  • the invention further relates, in another of its aspects, to a junction system between at least two ducts, comprising: a pair of plates arranged facing each other and defining a gap therebetween, one of the plates comprising at least two openings through which each duct opens respectively into space, and
  • the bracelet being disposed in said space so as to surround said openings to form a sealed communication zone between the two pipes.
  • the above aspect of the invention provides a circuit comprising two successive pipes in which a fluid circulates without the need to machine said pipes to obtain a bent shape.
  • the two plates can be parallel to each other.
  • junctions can be formed using the two plates, each junction requiring a clean bracelet.
  • the above junction system is not limited to the junction of two lines only but may allow one or more lines to be connected to one or more other lines.
  • the bracelet can in this case be arranged in the space so as to surround these three openings.
  • the system can thus make it possible to connect a variable number of pipes to each other, which is difficult, if not impossible, by machining the pipes.
  • FIG. 1 is an elevational view of a reactor according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a view from above of the reactor shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 schematically represents a unit of the second circuit
  • FIGS. 4 to 7 show several stages when joining two pipes
  • FIGS. 8 and 9 are respectively front and perspective views of a longitudinal end of the exchanger
  • FIGS. 10 and 11 represent two examples of fins that can be used in the exchanger
  • FIG. 12 is an isolated representation of another example of a fin
  • FIG. 13 very schematically represents the exchanger of FIG. 1 provided with a plurality of fins in accordance with that shown in FIG. 12, and FIG. 14 schematically represents a heat engine heating system comprising the exchanger described with reference to Figures 1 to 13.
  • FIG. 1 schematically shows a heat exchanger 1 according to an exemplary implementation of the invention.
  • This heat exchanger 1 has in this example a substantially cylindrical shape of longitudinal axis X with a section perpendicular to the axis X which is circular.
  • the heat exchanger 1 is intended in the example to be used for heating a vehicle engine before or during its start, as will be described later with reference to Figure 14.
  • the exchanger 1 comprises an enclosure 2, for example made of steel, inside which are disposed a first circuit 3, a second circuit 4 and a reservoir 5.
  • the reservoir 5 can be formed by the interstices provided in the inside the chamber 2 between the pipes belonging to the first circuit 3 or the second circuit 4.
  • the chamber 2 is provided with access to its interior.
  • Three ports 8 communicate for example with the tank 5 to fill the latter in a reagent Z and / or to supply the tank 5 with reaction fluid with the reagent, for example in water.
  • One of the accesses 8 can be used to measure the temperature in the enclosure, for example.
  • Two accesses 9 may be arranged at the same longitudinal end of the enclosure 2, on two opposite sides thereof.
  • One of the ports 9 may allow a heat transfer fluid, for example brine, to enter the second circuit 4 while the other access 9 allows the fluid having circulated in the second circuit 4 to exit from this circuit.
  • a heat transfer fluid for example brine
  • two other accesses 10 arranged axially can be provided, these accesses allowing the flow of exhaust gas along the X axis in the first circuit 3 of the exchanger 1.
  • the access number 8, 9 and 10 mentioned above is not limiting.
  • the enclosure 2 may comprise, as in the example described, a cover allowing, when removed, to access the interior thereof. In Figure 2, the lid is removed, so that we can see fins 11 which will be described below.
  • the reservoir 5 receives zeolite.
  • the tank may have a capacity that allows it to receive several kg of zeolites, for example between one and six kg of zeolite, in particular two kg of zeolite.
  • the zeolite used may be in the form of anhydrous beads before reacting with water.
  • the amount of zeolite may be sufficient so that the zeolite in the reservoir is not further than the first circuit 3 by more than fifteen millimeters.
  • FIG. 3 is an example of a second circuit 4 disposed in the enclosure 2.
  • This second circuit 4 may comprise a plurality of units 12 which may be in the form of a sheet of which only one is represented in FIG.
  • the second circuit 4 comprises four units 12.
  • Each unit 12 contains a succession of second conduits 13 arranged substantially parallel and connected at their ends by junctions 15 which will be described later.
  • Each second conduit 13 may be substantially the same size.
  • Each pipe 13 has for example a circular section and an internal diameter of between six and eight mm with a wall thickness of less than 0.8 mm.
  • the units 12 can be superimposed in the enclosure 2.
  • Each junction 15 may be formed by machining the conduits 13 to give them a bent shape.
  • a junction 15 may connect two second rectilinear conduits 13, as described with reference to FIGS. 4 to 8.
  • the junction 15 between two second pipes 13 may be obtained by means of a pair of plates 20 and 21.
  • Each of these plates 20 or 21 may be made of steel and have a thickness of less than 0.5 mm.
  • Each plate may have an oval or circular shape, this shape allowing it to be received in the enclosure 2.
  • These two plates, which are here parallel, define between them a space E.
  • the distance between the plates 20 and 21 is by example less than 1 cm, being in particular of the order of 5 mm.
  • the plate 21 is disposed between the plate 20 and the longitudinal end 29 closest to the enclosure 2.
  • the plate 20 comprises holes 22 allowing the adapted passage of the second conduits 13 connected by the junctions 15. This plate 20 receives the corresponding longitudinal ends of the two pipes 13, each of these longitudinal ends being disposed in a hole 22.
  • a bracelet 23 is fixed on this plate 20, for example by brazing, so as to delimit externally a portion 26 of the space E, the two holes 22 opening into this portion 26.
  • the second plate 21 of the pair is then brought to contact of the bracelet 23, then fixed, in particular soldered, to the bracelet 23, to close the portion 26.
  • the plate 20 is traversed at the same time by the ends of the second pipes 13 interconnected by the junctions and by the first pipes 28 of the first circuit 3 in which the gases can circulate.
  • the first pipes 28 can be brazed on each plate 20 and 21 while the second pipes 13 are then brazed only on the plate 20.
  • the plate 21 not traversed by the second pipes 13 connected by the junctions 15 is represented in transparency for the sake of clarity of the drawing.
  • junction 15 which has just been described may exist at each longitudinal end of second conduits 13 to form the ply shown in FIG. 3.
  • the exchanger 1 comprises for example two pairs of plates 20 and 21, each of these pairs being located at a longitudinal end 29 of the exchanger. All the junctions 15 of the second circuit 4 u level of each longitudinal end of the exchanger 1 can be formed using one or other of these pairs of plates.
  • the accesses 9 open into a space E ', different from the space E mentioned above, and which is in the example of these figures defined axially by the plate 21 and by another plate 27 arranged between the end
  • the plate 21 is then between the plate 20 and the plate 27.
  • the accesses 9 open into the space E 'in a diametrically opposite manner.
  • two walls 30 and 31 connect the two plates 21 and 27 between them. These walls share the space E 'between the two plates 21 and 27 in three parts.
  • a first portion 35 predominantly occupies a central zone of the space E 'with the exception of an extension 36 communicating with one of the accesses 9. This first portion is surrounded externally by the wall 30.
  • a second part 37 occupies mainly a median zone of this space E 'with the exception of an extension 38. This second part is separated from the first part 35 by the wall 30.
  • a third portion 39 occupies the periphery of the space E 'not occupied by the extensions 36 and 38. This third portion 39 is radially between the wall of the enclosure 2 and the wall 31 and communicates with the other access 9.
  • the first part 35 defines in the example considered an outlet manifold for the fluid.
  • the latter leaves the first part 35 via the access 9.
  • the plate 21 farthest from the longitudinal end 29 is provided with holes 40 in each of which is disposed the end of a second pipe 13 forming an outlet of unit 15.
  • This plate is also provided with holes allowing the passage of the first pipes 28.
  • the plate 27 has only the holes to allow the passage of the first pipes 28. The fluid from the units 15 is thus collected in the first part 35 before leaving the interchange through access 9.
  • the third portion 39 defines an inlet manifold for the fluid.
  • the plate 21 has in fact a plurality of holes 42 in each of which is disposed the end of a second pipe 13 forming the inlet of a unit 15.
  • the second portion 37 is devoid of access 9 but the first conduits 28 can pass therethrough.
  • the fins 11 may be arranged along the entire length of the enclosure 2 or not. These fins 11 may be supports arranged perpendicularly to the longitudinal axis X with a pitch p between constant or not. The fins 11 then divide the tank 5 into compartments 53. The thickness of each fin 11 may be less than 0.8 mm and the pitch p between fins 11 may be between 4 and 5.5 mm, whether this step is constant or not. When it is not constant, the pitch p can nevertheless remain between 4 and 5.5 mm.
  • the section perpendicular to the axis X of the enclosure 2 is circular and each fin 11 extends over less than half of said circular section, between a central zone of the enclosure including the X axis and an edge of the enclosure 2.
  • Two consecutive wings along the X axis can be arranged alternately with respect to the X axis, that is to say that a fin 11 disposed on one side of the X axis is flanked by two fins 1 1 arranged on the other side of the X axis, as can be seen in Figure 11.
  • each fin 11 can come into contact with a plurality of second conduits 13. These second conduits 13 can pass without clearance holes 50 formed in the fins 11. Again in the example shown, the fins 11 do not contact the first lines 28 , the latter being received in holes 51 formed in the fins 11 and having a larger size than the outer diameter of the first pipes 28. The first pipes 28 are then not held in the chamber 2 by the fins 11.
  • each fin 11 may occupy, in a plane perpendicular to the longitudinal axis X, less than the whole of the half section of the enclosure 2.
  • the fins 11 may all have the same shape and can be two in two be arranged in the same way along the axis X so that a passage 55 is provided along the entire enclosure 2 by the portion of each half section of the enclosure 2 no occupied by the fins 11.
  • the passage 55 may be arranged along the axis X and be opposite the accesses 8 to the reservoir 5. This passage 55 allows communication between the different compartments 53 of the reservoir 5, facilitating its filling reagent Z.
  • the heat exchanger 1 is part of a heating system 100 of a heat engine.
  • This system further comprises the exhaust line 101, a circuit 102 conveying the heat transfer fluid to the heat engine and a condenser 103.
  • the condenser 103 is connected to the ports 8 towards the inside of the enclosure 2 via a valve 104.
  • the exchanger 1 may not be traversed by the exhaust gas, the exhaust line 101 having for this purpose a bypass 106 then traveled by the exhaust gas.
  • Regeneration of the zeolite can then be performed.
  • the exhaust gases are then directed through the exchanger 1, passing through the first circuit 3 between the two ports 10.
  • the exhaust gases give off a heat transferred through the pipes 28 to the zeolite whose pores filled with water are desorbed.
  • the water vapor enters the condenser 103 where it is condensed.
  • the water and the zeolite are ready to react again together to heat the engine at a next start.

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Abstract

Echangeur thermique (1) pour véhicule comprenant un moteur thermique, l'échangeur comprenant un premier circuit, un deuxième circuit et un réservoir, le premier circuit comprenant des premières conduites aptes à véhiculer des gaz d'échappement, le deuxième circuit comprenant des deuxièmes conduites aptes à véhiculer un fluide caloporteur, et le réservoir étant apte à recevoir un réactif.

Description

Echangeur thermique, notamment pour véhicule comprenant un moteur thermique
La présente invention concerne un échangeur thermique, notamment pour véhicule comprenant un moteur thermique.
Un tel échangeur peut par exemple être utilisé pour chauffer le moteur thermique du véhicule lors de son démarrage. Chauffer le moteur thermique lorsque le véhicule démarre peut permettre de réduire la consommation en essence et/ou les émissions de polluants. Cette chaleur peut également, dans des conditions de grand froid, être transmise à l'habitacle pour améliorer le confort des utilisateurs du véhicule.
Des solutions existant pour chauffer un moteur thermique lors du démarrage d'un véhicule sont par exemple : l'utilisation d'une bougie de pré-chauffage, l'encapsulation du moteur, l'enrichissement du mélange air/carburant pour obtenir plus rapidement un meilleur rendement du moteur, l'emploi d'éléments de chauffage externes fixés sur le bas du bloc moteur ou encore l'utilisation d'un thermoplongeur plongeant dans l'huile du bloc moteur.
Ces différentes solutions ne sont pas réellement satisfaisantes en termes de
consommation et/ou de coût et/ou de durée de vie et/ou d'efficacité du transfert de chaleur au moteur thermique.
On connaît des réactifs susceptibles d'être impliqués dans des réactions exothermiques.
Il existe un besoin pour disposer d'un échangeur thermique permettant d'utiliser la chaleur dégagée par de telles réactions exothermiques, notamment pour chauffer un moteur thermique de véhicule.
L'invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un échangeur thermique pour véhicule, le véhicule comprenant notamment un moteur thermique, l'échangeur comprenant un premier circuit, un deuxième circuit et un réservoir,
le premier circuit comprenant des premières conduites aptes à véhiculer des gaz
d'échappement,
le deuxième circuit comprenant des deuxièmes conduites aptes à véhiculer un fluide caloporteur, et
le réservoir étant apte à recevoir un réactif.
L'échangeur peut comprendre une enceinte à l'intérieur de laquelle sont disposés le premier circuit, le deuxième circuit et le réservoir. Le premier circuit peut être relié à des accès vers l'intérieur de l'enceinte pour permettre l'entrée et la sortie des gaz dans le premier circuit. Le deuxième circuit peut être relié à au moins deux accès vers l'intérieur de l'enceinte pour permettre l'entrée et la sortie du fluide dans le deuxième circuit.
Le réservoir peut être relié à au moins un accès vers l'intérieur de l'enceinte pour permettre l'alimentation en réactif du réservoir et/ou l'alimentation du réservoir en un fluide de réaction engageant avec ledit réactif une réaction exothermique dans ledit réservoir.
Le réservoir peut alors être configuré pour résister à cette réaction exothermique, c'est-à- dire pour ne pas être dégradé immédiatement ou à plus long terme par cette réaction exothermique.
Le réactif est notamment un réactif solide, par exemple la zéolite.
Le premier circuit peut véhiculer des gaz d'échappement, le deuxième circuit peut véhiculer le fluide caloporteur, de préférence du liquide de refroidissement d'un moteur thermique, et le réservoir peut recevoir le réactif, de préférence la zéolite.
Le réservoir peut être traversé par les premières et les deuxièmes conduites.
Le réactif peut alors être au moins en partie reçu dans l'espace du réservoir non occupé par les premières et les deuxièmes conduites. Le réactif peut être disposé en tout ou partie dans les interstices entre les conduites traversant le réservoir.
Le réservoir peut s'étendre de part et d'autre des premières conduites et des deuxièmes conduites.
Du fluide de réaction, tel que de l'eau, peut être versé dans le réservoir et cette eau peut venir au contact de la zéolite pour provoquer une réaction exothermique d'adsorption de l'eau par la zéolite. La chaleur ainsi dégagée peut être récupérée par le fluide circulant dans le deuxième circuit et acheminée vers le moteur thermique pour réchauffer celui-ci. La régénération de la zéolite saturée en eau après ladite réaction exothermique peut être obtenue grâce au passage des gaz d'échappement dans le premier circuit. Ces derniers peuvent dégager une chaleur permettant la désorption de l'eau contenue dans les pores de la zéolite, de sorte que la zéolite est à nouveau prête à réagir de façon exothermique avec de l'eau lors d'un prochain démarrage du véhicule. L'échangeur peut ainsi permettre de récupérer la chaleur dégagée par la zéolite et de régénérer celle-ci ensuite.
Au sens de la présente demande, « eau » doit être compris de façon large, désignant aussi bien de l'eau pure qu'un mélange d'eau et de composant(s) en proportion(s) moindre(s), un tel mélange étant par exemple de l'eau glycolée. L'échangeur peut être appelé « échangeur trois fluides » étant donné qu'il peut recevoir trois fluides, par exemple de l'eau ou plus généralement du fluide de réaction, le fluide caloporteur et les gaz d'échappement.
Au sens de la présente invention, « conduite » peut être comprise comme synonyme de « tube », que le tube ait une section transversale circulaire ou autre.
Le premier circuit et le deuxième circuit peuvent occuper une partie de l'intérieur de l'enceinte et le reste de l'intérieur de l'enceinte peut former le réservoir, c'est-à-dire que le réservoir peut être formé par les interstices entre les conduites dans l'enceinte.
La zéolite peut être utilisée sous forme de billes, formant alors des lits de billes dans le réservoir. En variante, la zéolite peut être utilisée sous forme de couches minces.
La zéolite peut être anhydre avant sa réaction avec l'eau.
Le deuxième circuit et le réservoir sont avantageusement disposés de manière à ce que lorsque le réactif est soumis à une réaction exothermique, la chaleur dégagée par cette réaction soit transmise au fluide circulant dans les deuxièmes conduites.
Le premier circuit et le réservoir sont avantageusement disposés de manière à ce que lorsque des gaz d'échappement circulent dans les premières conduites, leur chaleur soit transmise au réactif dans le réservoir.
Lorsque le réactif utilisé est la zéolite, l'échangeur permet ainsi un transfert de chaleur efficace, par exemple vers le moteur thermique, tout en assurant une régénération de la zéolite.
L'échangeur peut être dimensionné pour fournir une puissance de l'ordre de 15 kW pendant une durée de l'ordre de deux minutes pour chauffer le moteur thermique.
L'échangeur peut également être dimensionné pour que la régénération par les gaz d'échappement de la zéolite soit effectuée en une durée comprise entre dix minutes et une demi-heure, par exemple en vingt minutes.
Le premier circuit peut comporter une pluralité de premières conduites distinctes s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de l'échangeur. Ces premières conduites peuvent être réparties uniformément ou non dans l'enceinte.
Le deuxième circuit peut comporter au moins une unité de deuxièmes conduites raccordées entre elles par des jonctions, l'unité présentant une extrémité formant une entrée de l'unité et une autre extrémité formant une sortie de l'unité. L'entrée et la sortie de l'unité peuvent chacune communiquer avec l'un des deux accès vers l'intérieur de l'enceinte pour permettre respectivement l'entrée et la sortie du fluide dans l'unité. Le deuxième circuit peut être formé par une seule unité ou, en variante, par plusieurs unités distinctes. Chaque unité peut former une nappe, ayant une forme de serpentin. Une telle nappe permet que le fluide parcourant une unité du deuxième circuit reçoive de façon satisfaisante la chaleur dégagée par la réaction exothermique.
Chaque unité peut s'étendre dans un plan.
Lorsque le deuxième circuit comprend plusieurs unités, chacune de ces unités peut posséder le même nombre de deuxièmes conduites, de manière à avoir une même perte de charge. Chaque unité est par exemple formée par entre deux et vingt deuxièmes conduites reliées les unes à la suite des autres. Entre deux et dix unités, par exemple quatre unités, peuvent former le deuxième circuit.
Chaque deuxième conduite peut s'étendre sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de l'échangeur.
L'entrée et la sortie de l'unité peuvent être situées à une même hauteur le long de l'axe longitudinal de l'échangeur, notamment au niveau d'une même extrémité longitudinale de l'échangeur, notamment de part et d'autre de l'axe longitudinal.
Au moins une deuxième conduite peut déboucher à au moins une de ses extrémités longitudinales dans un espace délimité par une paire de plaques disposées transversalement, notamment perpendiculairement, par rapport à l'axe longitudinal de l'échangeur. Cet espace peut être par ailleurs fermé par l'enceinte. Les extrémités longitudinales correspondantes de tout ou partie des deuxièmes conduites du deuxième circuit débouchent par exemple dans ledit espace.
Dans un exemple particulier de mise en œuvre de l'invention, l'échangeur est pourvu d'au moins deux paires de plaques, chaque paire étant à distance de l'autre paire le long de l'axe longitudinal de l'échangeur, chaque paire étant notamment disposée à proximité d'une extrémité longitudinale de l'échangeur, et chaque paire de plaques définit un espace dans lequel débouchent les extrémités longitudinales correspondantes de tout ou partie des deuxièmes conduites.
La jonction entre deux extrémités longitudinales correspondantes de deux deuxièmes conduites de l'unité peut être réalisée à l'aide d'un bracelet entourant une partie de l'espace délimité par la paire de plaques, lesdites extrémités longitudinales desdites deuxièmes conduites débouchant dans cette partie de l'espace. La jonction peut ainsi être réalisée autrement que par usinage des conduites pour que celles-ci présentent un coude. Selon ce qui précède, deux conduites rectilignes sont raccordées à l'aide d'une paire de plaques et d'un bracelet.
Chaque plaque d'une paire peut être traversée par les premières conduites et seule l'une de ces deux plaques peut être traversée par les deuxièmes conduites impliquées dans les jonctions. La plaque non traversée par les deuxièmes conduites deux à deux reliées entre elles par les jonctions est par exemple disposée longitudinalement entre l'autre plaque de la paire et l'extrémité longitudinale la plus proche de l'échangeur.
Chaque première ou deuxième conduite peut être fixée, par exemple par brasure, sur une plaque seulement ou les deux plaques.
Les plaques d'une même paire peuvent être utilisées pour toutes les jonctions d'une unité ou du deuxième circuit, au niveau d'une même extrémité longitudinale des deuxièmes conduites.
Le bracelet peut s'étendre le long de l'axe longitudinal de l'échangeur sur toute la distance entre les deux plaques d'une même paire. La distance entre les deux plaques d'une même paire est par exemple inférieure à un cm, étant notamment de l'ordre de quelques mm.
L'échangeur peut comprendre une zone d'entrée de la ou les unités du deuxième circuit et une zone de sortie de la ou les unités du deuxième circuit. La zone d'entrée et la zone de sortie peuvent être situées à une même hauteur le long de l'axe longitudinal de l'échangeur. La zone d'entrée et la zone de sortie peuvent chacune former un collecteur. Chaque collecteur est notamment relié à l'un des accès vers l'intérieur de l'enceinte pour permettre l'arrivée dans l'échangeur du fluide destiné à récupérer la chaleur dégagée par la réaction
exothermique et la sortie de ce fluide une fois cette chaleur récupérée pour chauffer le moteur thermique.
L'une de la zone d'entrée et de la zone de sortie peut être radialement extérieure, par rapport à l'axe longitudinal, à l'autre de la zone d'entrée et de la zone de sortie.
La zone de sortie et la zone d'entrée peuvent être axialement comprises entre deux plaques, l'une de ces plaques étant notamment la plaque ci-dessus non traversée par les deuxièmes conduites reliées entre elles par les jonctions.
L'échangeur peut comprendre une pluralité d'ailettes. Ces ailettes peuvent permettre d'améliorer les transferts thermiques au sein de l'échangeur.
Chaque ailette peut contacter au moins une deuxième conduite. Chaque ailette plonge par ailleurs dans le réservoir, pour favoriser le transfert de la chaleur induite par la réaction exothermique dans le réservoir vers le fluide caloporteur dans la ou les deuxièmes conduites. Une même ailette peut contacter une seule deuxième conduite ou plusieurs, voire toutes les deuxièmes conduites.
Chaque ailette peut ne pas venir en contact avec les premières conduites, afin d'éviter de transmettre la chaleur des gaz d'échappement au fluide circulant dans le deuxième circuit lorsque les gaz d'échappement parcourent le premier circuit. Cela peut aussi permettre de privilégier le transfert de chaleur par les ailettes au fluide dans le deuxième circuit et non aux premières conduites lorsque la réaction exothermique se produit dans le réservoir.
Selon un exemple d'ailette, cette dernière se présente sous la forme d'un support mince dans lequel des trous sont prévus. L'épaisseur de ce support est par exemple inférieure à un cm, notamment à 0,8 mm. Des trous reçoivent selon cet exemple des deuxièmes conduites sans jeu tandis que d'autres trous reçoivent des premières conduites avec jeu. De cette manière, les premières conduites ne sont pas en contact avec l'ailette tandis que les deuxièmes conduites le sont. La distance séparant les premières conduites de l'ailette la plus proche peut être comprise entre un mm et deux mm.
Lorsque les conduites ont une section transversale circulaire, les trous ménagés dans les ailettes pour les conduites peuvent être circulaires.
Selon un exemple de mise en œuvre de l'invention, les ailettes sont disposées
transversalement, notamment perpendiculairement, par rapport à l'axe longitudinal de l'échangeur, les unes à la suite des autres. Deux ailettes adjacentes peuvent alors délimiter des compartiments différents du réservoir.
Dans un plan transversal, notamment perpendiculaire, à l'axe longitudinal de l'échangeur, chaque ailette peut s'étendre sensiblement entre deux bords opposés de l'enceinte.
Dans ce cas, dans ledit plan, chaque ailette peut avoir une section inférieure à la section de l'échangeur entre ces deux bords. Un espace libre peut ainsi exister dans ce plan, cet espace libre permettant de faire communiquer entre eux les différents compartiments du réservoir, facilitant ainsi le remplissage du réservoir en réactif.
En variante, dans ledit plan, chaque ailette peut ne s'étendre qu'entre une zone centrale et un bord de l'enceinte. Une première ailette s'étend entre ladite zone centrale et un premier bord de l'enceinte tandis qu'une deuxième ailette s'étend entre la zone centrale et un deuxième bord de l'enceinte, ledit premier et ledit deuxième bord étant opposés l'un à l'autre par rapport à la zone centrale. Les première et deuxième ailettes peuvent alors être disposées en alternance le long de l'axe longitudinal, ce qui peut favoriser la diffusion d'eau dans le réservoir pour provoquer la réaction avec le réactif. Dans ce cas, dans ledit plan, chaque ailette peut avoir une section inférieure à la section de l'échangeur entre la zone centrale et le bord de l'enceinte. L'ailette s'étend par exemple sur moins d'une moitié de la section de l'enceinte. La partie de la moitié de la section de l'enceinte non occupée par l'ailette peut permettre la communication entre les différents compartiments du réservoir, facilitant le remplissage du réservoir en réactif.
Dans le cas où l'enceinte a une section transversale circulaire, chaque ailette peut avoir une forme semi-circulaire à l'exception d'une découpe, par exemple ménagée sur son pourtour extérieur. Ainsi, dans un plan transversal, notamment perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'échangeur, la section de chaque ailette est inférieure à une demi section de l'enceinte du fait de la découpe.
Plus globalement, dans un plan transversal, notamment perpendiculaire, à l'axe longitudinal de l'échangeur, chaque ailette peut avoir une section inférieure à la section dans ce plan de la partie de l'échangeur dans laquelle elle est disposée.
Le rapport entre la section de l'ailette et la section de l'échangeur ci-dessus peut être obtenu en usinant des ailettes déjà fabriquées ou dès la fabrication des ailettes. Les ailettes peuvent ainsi être fabriquées pour présenter une section adaptée à ce rapport, par exemple par moulage.
Les premières conduites peuvent ou non présenter en section transversale les mêmes dimensions que les deuxièmes conduites.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de chauffage d'un composant d'un véhicule, notamment d'un moteur thermique, à l'aide de l'échangeur ci- dessus, procédé dans lequel :
- on verse du fluide de réaction, notamment de l'eau, dans le réservoir dans lequel a préalablement été introduit un réactif engageant avec ledit fluide de réaction, notamment l'eau, une réaction exothermique, et
- on amène le fluide caloporteur réchauffé après sa traversée du deuxième circuit à proximité du composant à chauffer.
Le procédé peut comporter une étape de régénération du réactif, dans laquelle on fait circuler des gaz d'échappement dans le premier circuit.
Tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus en rapport avec l'échangeur thermique s'appliquent au procédé.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un système de jonction entre au moins deux conduites, comprenant : - une paire de plaques disposées en regard l'une de l'autre et définissant entre elles un espace, l'une des plaques comprenant au moins deux ouvertures à travers lesquelles débouche respectivement dans l'espace chaque conduite, et
- un bracelet s'étendant d'un bord d'une plaque de la paire au bord en regard de l'autre plaque de la paire,
le bracelet étant disposé dans ledit espace de manière à entourer lesdites ouvertures pour former une zone de communication étanche entre les deux conduites.
L'aspect ci-dessus de l'invention permet d'obtenir un circuit comprenant deux conduites successives dans lesquelles circule un fluide sans qu'il soit besoin d'usiner lesdites conduites pour obtenir une forme coudée.
Les deux plaques peuvent être parallèles l'une à l'autre.
Plusieurs jonctions peuvent être formées à l'aide des deux plaques, chaque jonction nécessitant un bracelet propre.
Le système de jonction ci-dessus n'est pas limité à la jonction de deux conduites seulement mais il peut permettre de relier une ou plusieurs conduites à une ou plusieurs autres conduites. Par exemple pour la jonction de trois conduites, deux conduites amenant du fluide débouchent dans l'espace via deux ouvertures ménagées dans une des plaques tandis qu'une autre ouverture ménagée dans ladite plaque communique avec une conduite par laquelle le fluide quitte l'espace. Le bracelet peut dans ce cas être disposé dans l'espace de manière à entourer ces trois ouvertures.
Le système peut ainsi permettre de relier entre elles un nombre variable de conduites, ce qui est difficile, voire impossible, par usinage des conduites.
Tout ou partie des caractéristiques de la jonction mentionnées en rapport avec l'échangeur thermique s'appliquent au système de jonction ci-dessus.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suivre d'exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel :
la figure 1 est une vue en élévation d'un réacteur selon un exemple de mise en œuvre de l'invention,
- la figure 2 est une vue de dessus du réacteur représenté à la figure 1,
la figure 3 représente de façon schématique une unité du deuxième circuit, les figures 4 à 7 représentent plusieurs étapes lors de la jonction de deux conduites, les figures 8 et 9 sont respectivement des vues de face et en perspective d'une extrémité longitudinale de l'échangeur,
les figures 10 et 11 représentent deux exemples d'ailettes pouvant être utilisées dans l'échangeur,
- la figure 12 représente de façon isolée un autre exemple d'ailette,
la figure 13 représente de façon très schématique l'échangeur de la figure 1 muni d'une pluralité d'ailettes conforme à celle représentée sur la figure 12 et, la figure 14 représente de façon schématique un système de chauffage de moteur thermique comprenant l'échangeur décrit en référence aux figures 1 à 13.
La figure 1 représente de façon schématique un échangeur thermique 1 selon un exemple de mise en œuvre de l'invention. Cet échangeur thermique 1 présente dans cet exemple une forme sensiblement cylindrique d'axe longitudinal X avec une section perpendiculaire à l'axe X qui est circulaire.
L'échangeur thermique 1 est destiné dans l'exemple considéré à être utilisé pour chauffer un moteur thermique de véhicule avant ou lors de son démarrage, comme cela sera décrit ultérieurement en référence à la figure 14.
L'échangeur 1 comprend une enceinte 2, par exemple réalisée en acier, à l'intérieur de laquelle sont disposés un premier circuit 3, un deuxième circuit 4 et un réservoir 5. Le réservoir 5 peut être formé par les interstices ménagés dans l'intérieur de l'enceinte 2 entre les conduites appartenant au premier circuit 3 ou au deuxième circuit 4.
Comme représenté sur les figures 1 et 2, l'enceinte 2 est munie d'accès vers son intérieur.
Trois accès 8 communiquent par exemple avec le réservoir 5 pour remplir ce dernier en un réactif Z et/ou pour alimenter le réservoir 5 en fluide de réaction avec le réactif, par exemple en eau. L'un des accès 8 peut être utilisé pour mesurer la température dans l'enceinte, par exemple.
Deux accès 9 peuvent être disposés au niveau d'une même extrémité longitudinale de l'enceinte 2, sur deux côtés opposés de celle-ci. L'un des accès 9 peut permettre à un fluide caloporteur, par exemple de l'eau glycolée, d'entrer dans le deuxième circuit 4 tandis que l'autre accès 9 permet au fluide ayant circulé dans le deuxième circuit 4 de sortir de ce circuit.
Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, deux autres accès 10 ménagés axialement peuvent être prévus, ces accès permettant l'écoulement de gaz d'échappement selon l'axe X dans le premier circuit 3 de l'échangeur 1.
Le nombre d'accès 8, 9 et 10 mentionné ci-dessus n'est pas limitatif. L'enceinte 2 peut comprendre, comme dans l'exemple décrit, un couvercle permettant, lorsqu'il est ôté, d'accéder à l'intérieur de celle-ci. Sur la figure 2, le couvercle est ôté, de sorte que l'on peut apercevoir des ailettes 11 qui seront décrites ci-après.
Le réservoir 5 reçoit dans l'exemple considéré de la zéolite. Le réservoir peut avoir une contenance lui permettant de recevoir plusieurs kg de zéolites, par exemple entre un et six kg de zéolite, notamment deux kg de zéolite. La zéolite utilisée peut se présenter sous la forme de billes anhydres avant de réagir avec l'eau.
La quantité de zéolite peut être suffisante pour que la zéolite dans le réservoir ne soit pas éloignée du premier circuit 3 de plus de quinze mm.
On va décrire plus en détail en référence à la figure 3 un exemple de deuxième circuit 4 disposé dans l'enceinte 2. Ce deuxième circuit 4 peut comporter une pluralité d'unités 12 qui peuvent se présenter sous la forme de nappe dont une seule est représentée sur la figure 3.
Dans l'exemple considéré, le deuxième circuit 4 comprend quatre unités 12. Chaque unité 12 contient une succession de deuxièmes conduites 13 disposées sensiblement parallèlement et raccordées à leurs extrémités par des jonctions 15 qui seront décrites par la suite. Chaque deuxième conduite 13 peut faire sensiblement la même taille. Chaque conduite 13 a par exemple une section circulaire et un diamètre interne compris entre six et huit mm avec une paroi d'épaisseur inférieure à 0,8 mm.
Les unités 12 peuvent être superposées dans l'enceinte 2.
Chaque jonction 15 peut être formée par usinage des conduites 13 pour leur donner une forme coudée. En variante, une jonction 15 peut relier deux deuxièmes conduites 13 rectilignes, comme décrit en référence aux figures 4 à 8.
La jonction 15 entre deux deuxièmes conduites 13 peut être obtenue à l'aide d'une paire de plaques 20 et 21. Chacune de ces plaques 20 ou 21 peut être réalisée en acier et avoir une épaisseur inférieure à 0,5 mm. Chaque plaque peut présenter une forme ovale ou circulaire, cette forme lui permettant d'être reçue dans l'enceinte 2. Ces deux plaques, qui sont ici parallèles, définissent entre elles un espace E. La distance entre les plaques 20 et 21 est par exemple inférieure à 1 cm, étant notamment de l'ordre de 5 mm.
Dans l'exemple représenté sur les figures 4 à 7, la plaque 21 est disposée entre la plaque 20 et l'extrémité longitudinale 29 la plus proche de l'enceinte 2.
Dans l'exemple représenté, la plaque 20 comprend des trous 22 permettant le passage de façon ajustée des deuxièmes conduites 13 reliées par les jonctions 15. Cette plaque 20 reçoit les extrémités longitudinales correspondantes des deux conduites 13, chacune de ces extrémités longitudinales étant disposée dans un trou 22.
Un bracelet 23 est fixé sur cette plaque 20, par exemple par brasage, de manière à délimiter extérieurement une partie 26 de l'espace E, les deux trous 22 débouchant dans cette partie 26. La deuxième plaque 21 de la paire est alors amenée au contact du bracelet 23, puis fixée, notamment brasée, au bracelet 23, pour fermer la partie 26.
La coopération du bracelet 23 et des plaques 20 et 21 forme ainsi une partie étanche 26 via laquelle le fluide provenant d'une deuxième conduite 13 et gagnant ladite partie 26 de l'espace E par un trou 22 est redirigé par l'autre trou 22 vers l'autre deuxième conduite 13. On obtient ainsi une jonction 15 entre les deuxièmes conduites 13.
Comme représenté sur les figures 4 à 7, la plaque 20 est à la fois traversée par les extrémités des deuxièmes conduites 13 reliées entre elles par les jonctions et par les premières conduites 28 du premier circuit 3 dans lequel peuvent circuler les gaz
d'échappement. L'autre plaque 21 n'est par traversée par les deuxièmes conduites 13 reliées entre elles par les jonctions 15.
Les premières conduites 28 peuvent être brasées sur chaque plaque 20 et 21 tandis que les deuxièmes conduites 13 ne sont alors brasées que sur la plaque 20. Sur la figure 7, la plaque 21 non traversée par les deuxièmes conduites 13 reliées par les jonctions 15 est représentée en transparence dans un souci de clarté du dessin.
La jonction 15 qui vient d'être décrite peut exister à chaque extrémité longitudinale de deuxièmes conduites 13 pour former la nappe représentée sur la figure 3.
L'échangeur 1 comprend par exemple deux paires de plaques 20 et 21, chacune de ces paires étant située a une extrémité longitudinale 29 de l'échangeur. Toutes les jonctions 15 du deuxième circuit 4 u niveau de chaque extrémité longitudinale de l'échangeur 1 peuvent être formées à l'aide de l'une ou l'autre de ces paires de plaques.
On va maintenant décrire en référence aux figures 8 et 9 la façon dont les accès 9 vers l'intérieur de l'enceinte 2 sont raccordés au deuxième circuit 4 pour permettre la circulation à travers ce dernier du fluide caloporteur. Les accès 9 débouchent dans un espace E', différent de l'espace E mentionné précédemment, et qui est dans l'exemple de ces figures délimité axialement par la plaque 21 et par une autre plaque 27 disposée entre l'extrémité
longitudinale 29 de l'enceinte 2 et la plaque 21. Sur la figure 9, cette plaque 27 est représentée en transparence pour permettre de visualiser l'espace E'.
La plaque 21 est alors entre la plaque 20 et la plaque 27. Dans cet exemple, les accès 9 débouchent dans l'espace E' de façon diamétralement opposée. Comme représenté, deux parois 30 et 31 relient entre elles les deux plaques 21 et 27. Ces parois partagent l'espace E' entre les deux plaques 21 et 27 en trois parties. Une première partie 35 occupe majoritairement une zone centrale de l'espace E' à l'exception d'un prolongement 36 communiquant avec l'un des accès 9. Cette première partie est entourée extérieurement par la paroi 30.
Une deuxième partie 37 occupe majoritairement une zone médiane de cet espace E' à l'exception d'un prolongement 38. Cette deuxième partie est séparée de la première partie 35 par la paroi 30.
Enfin, une troisième partie 39 occupe le pourtour de l'espace E' non occupé par les prolongements 36 et 38. Cette troisième partie 39 est radialement comprise entre la paroi de l'enceinte 2 et la paroi 31 et communique avec l'autre accès 9.
La première partie 35 définit dans l'exemple considéré un collecteur de sortie pour le fluide. Ce dernier sort de la première partie 35 via l'accès 9. La plaque 21 la plus éloignée de l'extrémité longitudinale 29 est pourvue de trous 40 dans chacun desquels est disposée l'extrémité d'une deuxième conduite 13 formant une sortie d'unité 15. Cette plaque est également pourvue de trous permettant le passage des premières conduites 28. En revanche, la plaque 27 ne présente que les trous pour permettre le passage des premières conduites 28. Le fluide provenant des unités 15 est ainsi rassemblé dans la première partie 35 avant de quitter l'échangeur par l'accès 9.
La troisième partie 39 définit un collecteur d'entrée pour le fluide. La plaque 21 comporte en effet une pluralité de trous 42 dans chacun desquels est disposée l'extrémité d'une deuxième conduite 13 formant l'entrée d'une unité 15.
La deuxième partie 37 est dépourvue d'accès 9 mais les premières conduites 28 peuvent passer au travers de celle-ci.
On va maintenant décrire en référence aux figures 10 et 11 les ailettes 11 pouvant être intégrées à l'échangeur 1.
Les ailettes 11 peuvent être disposées sur toute la longueur de l'enceinte 2 ou non. Ces ailettes 11 peuvent être des supports disposés perpendiculairement à l'axe longitudinal X avec un pas p entre ailettes constant ou non. Les ailettes 11 divisent alors le réservoir 5 en des compartiments 53. L'épaisseur de chaque ailette 11 peut être inférieure à 0,8 mm et le pas p entre ailettes 1 1 peut être compris entre 4 et 5,5 mm, que ce pas soit constant ou non. Lorsqu'il n'est pas constant, le pas p peut néanmoins rester compris entre 4 et 5,5 mm.
Dans l'exemple des figures 10 et 11 , la section perpendiculaire à l'axe X de l'enceinte 2 est circulaire et chaque ailette 11 s'étend sur moins de la moitié de ladite section circulaire, entre une zone centrale de l'enceinte comprenant l'axe X et un bord de l'enceinte 2.
Deux ailettes consécutives le long de l'axe X peuvent être disposées en alternance par rapport à l'axe X, c'est-à-dire qu'une ailette 11 disposée d'un côté de l'axe X est encadrée par deux ailettes 1 1 disposées de l'autre côté de l'axe X, comme on peut le voir sur la figure 11.
Comme représenté, chaque ailette 11 peut venir au contact de plusieurs deuxièmes conduites 13. Ces deuxièmes conduites 13 peuvent traverser sans jeu des trous 50 ménagés dans les ailettes 11. Toujours dans l'exemple représenté, les ailettes 11 ne contactent pas les premières conduites 28, ces dernières étant reçues dans des trous 51 ménagés dans les ailettes 11 et ayant une taille supérieure au diamètre extérieur des premières conduites 28. Les premières conduites 28 ne sont alors pas maintenues dans l'enceinte 2 par les ailettes 11.
Comme représenté sur les figures 12 et 13, chaque ailette 11 peut occuper, dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X, moins de la totalité de la demi section de l'enceinte 2. Les ailettes 11 peuvent toutes avoir la même forme et peuvent de deux en deux être disposées de la même façon le long de l'axe X de manière à ce qu'un passage 55 soit ménagé tout le long de l'enceinte 2 par la portion de chaque demi section de l'enceinte 2 non occupée par les ailettes 11. Le passage 55 peut être ménagée le long de l'axe X et être en regard des accès 8 au réservoir 5. Ce passage 55 permet une communication entre les différents compartiments 53 du réservoir 5, facilitant son remplissage en réactif Z.
On va maintenant décrire en référence à la figure 14 un exemple d'utilisation de l'échangeur thermique 1.
L'échangeur thermique 1 fait partie d'un système 100 de chauffage d'un moteur thermique. Ce système comprend en outre la ligne d'échappement 101, un circuit 102 acheminant le fluide caloporteur vers le moteur thermique et un condenseur 103. Le condenseur 103 est relié aux accès 8 vers l'intérieur de l'enceinte 2 par l'intermédiaire d'une vanne 104.
Lorsque l'on agit sur la vanne 104, de l'eau pénètre à travers le ou les accès 8 dans le réservoir où elle réagit avec la zéolite à l'état anhydre présente dans le réservoir 5. Cette réaction correspond à l'adsorption de l'eau par la zéolite. La première goutte d'eau se vaporise au contact de la zéolite anhydre du fait des conditions dans l'échangeur, par exemple une pression inférieure à 1 Ombar et une température pouvant rapidement augmenter jusqu'à 250°. La chaleur dégagée par cette réaction est transférée par les ailettes 11 au fluide caloporteur circulant dans le deuxième circuit 4. Ce dernier gagne le collecteur de sortie formé par la première partie 35 puis le circuit 102 l'amenant à proximité du moteur pour réchauffer celui-ci.
Lors de cette étape, l'échangeur 1 peut ne pas être parcouru par les gaz d'échappement, la ligne d'échappement 101 comportant à cet effet un bypass 106 alors parcouru par les gaz d'échappement.
Une régénération de la zéolite peut ensuite être effectuée. Dans ce but, les gaz d'échappement sont alors dirigés à travers l'échangeur 1, parcourant le premier circuit 3 entre les deux accès 10. Les gaz d'échappement dégagent une chaleur transférée à travers les conduites 28 à la zéolite dont les pores remplis d'eau sont désorbés. La vapeur d'eau pénètre dans le condenseur 103 où elle est condensée. A l'issue de cette étape, l'eau et la zéolite sont prêtes à réagir à nouveau ensemble pour chauffer le moteur lors d'un prochain démarrage.
L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.
L'expression « comportant un » doit être comprise comme signifiant « comportant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.

Claims

Revendications
1. Echangeur thermique (1) pour véhicule, l'échangeur comprenant un premier circuit (3), un deuxième circuit (4) et un réservoir (5),
le premier circuit (3) comprenant des premières conduites (28) aptes à véhiculer des gaz d'échappement,
le deuxième circuit (4) comprenant des deuxièmes conduites (13) aptes à véhiculer un fluide caloporteur, et
le réservoir (5) étant apte à recevoir un réactif et un fluide de réaction engageant dans le réservoir (5) une réaction exothermique avec le réactif.
2. Echangeur selon la revendication 1 , le deuxième circuit (4) et le réservoir (5) étant disposés de manière à ce que lorsque le réactif est soumis à une réaction exothermique, la chaleur dégagée par cette réaction soit transmise au fluide circulant dans les deuxièmes conduites (13).
3. Echangeur selon la revendication 1 ou 2, le premier circuit (3) et le réservoir (5) étant disposés de manière à ce que lorsque des gaz d'échappement circulent dans les premières conduites (28), leur chaleur soit transmise au réactif dans le réservoir (5).
4. Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, le premier circuit (3) comportant une pluralité de premières conduites distinctes (28) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal (X) de l'échangeur (1).
5. Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, le deuxième circuit (4) comportant au moins une unité (12) de deuxièmes conduites (13) raccordées entre elles par des jonctions (15), l'unité (12) présentant une extrémité formant une entrée de l'unité (12) et une autre extrémité formant une sortie de l'unité (12).
6. Echangeur selon la revendication 5, chaque deuxième conduite (13) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal (X) de l'échangeur (1).
7. Echangeur selon la revendication 6, l'entrée et la sortie de l'unité (12) étant situées à une même hauteur le long de l'axe longitudinal de l'échangeur.
8. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, au moins une deuxième conduite (13) débouchant à au moins une de ses extrémités longitudinales dans un espace (E) délimité par une paire de plaques (20, 21) disposées transversalement, notamment perpendiculairement, par rapport à l'axe longitudinal (X) de l'échangeur (1).
9. Echangeur selon la revendication 8, comprenant deux paires de plaques (20, 21) chaque paire étant à distance de l'autre paire le long de l'axe longitudinal (X) de l'échangeur (1), chaque paire de plaques définissant un espace (E) dans lequel débouchent les extrémités longitudinales correspondantes de tout ou partie des deuxièmes conduites (13).
10. Echangeur selon la revendication 8 ou 9, la jonction entre deux extrémités longitudinales correspondantes de deux deuxièmes conduites (13) étant réalisée à l'aide d'un bracelet (23)
5 entourant une partie (26) de l'espace délimité par la paire de plaques, lesdites extrémités
longitudinales desdites deuxièmes conduites (13) débouchant dans cette partie (26) de l'espace (E).
11. Echangeur selon la revendication 10, le bracelet s'étendant le long de l'axe longitudinal (X) de l'échangeur sur toute la distance entre les deux plaques (20, 21) de la paire.
10 12. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant une zone d'entrée (38) de la ou les unités du deuxième circuit (4) et une zone de sortie (35) de la ou les unités du deuxième circuit (4).
13. Echangeur selon la revendication 12, la zone d'entrée (38) et la zone de sortie (35) étant situées à une même hauteur le long de l'axe longitudinal (X) de l'échangeur (1).
15 14. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comportant une pluralité d'ailettes (11).
15. Echangeur selon la revendication 14, chaque ailette (11) étant en contact avec au moins une deuxième conduite (13) et à distance des premières conduites (28).
16. Echangeur selon la revendication 15, chaque ailette (11) étant en contact avec plusieurs 20 deuxièmes conduites (13).
17. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, les ailettes (11) étant disposées transversalement, notamment perpendiculairement, par rapport à l'axe longitudinal (X) de l'échangeur.
18. Echangeur selon la revendication 17, chaque ailette (11) ayant, dans un plan transversal, 25 notamment perpendiculaire, à l'axe longitudinal (X) de l'échangeur, une section inférieure à la section dans ce plan de la partie de l'échangeur (1) dans laquelle elle est disposée.
19. Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, le premier circuit (3) véhiculant des gaz d'échappement, le deuxième circuit (4) véhiculant le fluide caloporteur, et le réservoir (5) recevant la zéolite.
30 20. Procédé de chauffage d'un moteur thermique de véhicule, à l'aide de l'échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, procédé dans lequel :
- on verse du fluide de réaction dans le réservoir (5) dans lequel a préalablement été introduit un réactif engageant avec ledit fluide de réaction une réaction exothermique, et - on amène le fluide caloporteur réchauffé après sa traversée du deuxième circuit (4) à proximité du moteur thermique à chauffer.
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