WO2017005751A1 - Dispositif de fermeture pour micro tube de faisceau de stockage d'une batterie thermique de stockage - Google Patents

Dispositif de fermeture pour micro tube de faisceau de stockage d'une batterie thermique de stockage Download PDF

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WO2017005751A1
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micro
tube
closure
closed
plug
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PCT/EP2016/065875
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Véronique MONNET
Patrick Boisselle
Kamel Azzouz
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Valeo Systemes Thermiques
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal storage batteries using, for heat exchange elements, a bundle of micro tubes for storing and releasing a determined quantity of heat, the microtubes comprising within them a phase-change material (MCP ).
  • MCP phase-change material
  • the invention relates to a device for closing the micro tubes forming the exchange beam.
  • a thermal battery is, for example, used to distribute heat, via the heating system, into the passenger compartment of a hybrid motor vehicle, that is to say combining a motor operating by means of thermal energy and to electrical energy.
  • this type of thermal battery can be used to preheat a heat transfer fluid, engine oil or automatic transmission oil, and before the cold start of said motor vehicle.
  • the charging of said thermal battery is, in principle, performed during the charging of the electric battery.
  • the electric battery serves to move said electric vehicle.
  • the thermal energy stored in the thermal battery can be used during the start of the heating system within the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the heating system for heating the passenger compartment of a motor vehicle operates using a fluid such as a heat transfer fluid.
  • the thermal battery heats the heat transfer fluid before it passes inside the heating radiator which makes it possible to transfer the fluid coolant inside the cabin.
  • the energy provided by the thermal battery thus saves the corresponding energy stored by the electric battery. In other words, it eliminates the impact of the operation of the heating on the autonomy of the electric vehicle.
  • thermal battery with a hybrid vehicle makes it possible to store the thermal energy during the charging of the electric battery.
  • the thermal battery can be recharged via the heat transfer fluid, when the engine of the hybrid vehicle switches to thermal mode.
  • the thermal energy stored inside the thermal battery comes from the energy produced during a previous driving of said vehicle.
  • Fluids used to cool the engine or automatic gearbox for example, can be used to charge the thermal battery.
  • the oil of the automatic gearbox rejects, in a conventional use, a given amount of heat.
  • Said specified quantity of heat can be stored in a thermal battery and then used during the starting of the motor vehicle to allow the rapid increase of the temperature of the engine oil and / or the oil of the automatic gearbox, thus reducing the friction due to the viscosity of said oil. Indeed, the viscosity of the oil is even higher than the temperature is low.
  • the thermal battery can be used in automatic gearbox oil, heat transfer fluid, or engine oil systems.
  • micro tubes of synthetic material to encapsulate a phase change material (PCM) in order to store and release a specific amount of heat. It is necessary to close the ends of the micro tubes tightly and to ensure that there is no mixing of the MCP with the heat exchange fluid.
  • PCM phase change material
  • the prior art discloses a solution for closing micro tubes by welding.
  • One of the disadvantages of this solution is that it is necessary to use a certain height of the micro tube to ensure a good performance of the weld under all conditions of use of the thermal battery.
  • the remaining useful part for the MCP is then reduced, which leads to a lower efficiency of the thermal battery.
  • the capacity of the battery directly related to the storage volume of MCP is relatively long to ensure fusion during the welding of the plastic tube.
  • the present invention thus relates to a closure device for a storage tank micro-tube of a storage thermal battery, said micro-tube comprising at least one mouth and comprising within it a material adapted to store and release a determined quantity of heat, the closure device comprising an insert for closing the mouth of said micro-tube and a device for holding this closure insert in said micro-tube.
  • the holding device is distinct from the closure device and is intended to be disposed on the outer wall of the micro tube.
  • the material adapted to store and release a determined amount of heat comprises a phase change material (PCM).
  • PCM phase change material
  • the closure insert is a plug.
  • the plug comprises a head portion and a plug portion, the plug portion being intended to be introduced into the micro tube, the head portion being intended to engage the mouth of the micro tube.
  • the device for holding the closure insert in said micro tube is a ring capable of pinching a portion of the outer wall of the micro tube when the shutter insert is in the microphone. tube, said outer wall portion of the micro tube being then clamped between the sealing insert and the ring.
  • the invention also relates to a closed micro tube comprising a micro tube and at least one closure device.
  • the closure insert comprises a groove for crimping the holding device on the micro tube.
  • the holding device comprises a protuberance in its inner face which cooperates with the groove of the closure insert.
  • the holding device is mounted in force on the micro tube and on the closure insert.
  • the invention also relates to an exchange beam comprising a plurality of closed micro tubes, the closed micro tubes being arranged parallel to each other, the holding devices being contiguous to each other, ensuring a fluid circulation space between the micro tubes.
  • the closed micro tubes are arranged parallel to each other, the closure inserts are contiguous to each other, ensuring a fluid circulation space between the micro tubes.
  • the invention also relates to a thermal battery comprising an exchange beam.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a micro tube comprising a closure device according to the invention
  • FIG. 2 represents an exploded view, in perspective, of a closure device according to a particular embodiment
  • FIG. 3a shows a cross-sectional view of a micro-tube comprising a closure device with a ring, before it is crimped onto the tube;
  • FIG. 3b represents a sectional view of a micro-tube comprising a device for 4 is a sectional view of a micro-tube comprising a ring closure device according to an alternative embodiment, after it has been crimped onto the tube, after it has been crimped onto the tube, FIG. the tube,
  • FIG. 5 shows a perspective view of a bundle of micro tubes each comprising a closure device according to the particular embodiment
  • FIG. 6 is an enlarged view of part of the beam of FIG.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a micro-tube comprising a closure device according to the invention.
  • the micro tube 1 is a cylindrical tube of synthetic material, particularly of plastic material of longitudinal shape, that is to say that its length is much larger than its diameter. Its name is due to its small size compared to the dimensions usually encountered in the field of motor vehicles. Indeed, such a micro tube has a diameter of the order of 3 to 6 millimeters and in particular 4 millimeters and a length of between 100 and 300 millimeters.
  • the micro-tube 1 comprises a phase-change material (PCM) 2. It is closed at its visible end in FIG. 2 by a closure device 3.
  • this closure device 3 comprising a shut-off insert which is a plug 5 and a device for holding this plug 5 in the micro tube 1 which is a ring 6.
  • the plug 5 comprises a substantially cylindrical outer wall 8.
  • the ring 6 comprises a substantially cylindrical outer wall 9.
  • FIG 2 we see exploded closure device 3 comprising the plug 5 and the ring 6.
  • the plug 5 comprises a first part called head portion 5a and a second portion called plug portion 5b.
  • the plug portion 5b and the head portion 5a are of substantially cylindrical shape, the diameter of the plug portion 5b allowing its introduction into the micro tube 1, the diameter of the head portion 5a allowing it to be engaged on the mouth 4 the micro tube 1 when the plug 5 is in the micro tube 1 (see Figure 1).
  • the mean diameter of the plug portion 5b must be of the order of the inner diameter of the micro tube 1 and may in particular be slightly lower, especially at its free end 5c to allow the introduction of the plug portion 5b in the micro tube 1. The difference between the two dimensions must not be too great to ensure a certain seal between the plug portion 5b and the inner wall of the micro tube 1.
  • the diameter of the head portion 5a of the plug 5 must be greater than the outside diameter of the micro tube 1 to allow the head portion 5a to be engaged on the mouth 4 of the micro tube 1 when the plug 5 is in the micro tube 1.
  • This socket also contributes to the sealing of the plug vis-à-vis the MCP 2 of the micro tube 1. Indeed, when the plug 5 is installed in the micro tube 1, its head portion 5a advantageously crushes the end of the micro tube 1 on which it is engaged. It is therefore not necessary to provide a seal between the head portion 5a of the plug 5 and the micro tube 1.
  • the cap 5 may comprise a metallic material such as stainless steel or a synthetic material such as a plastic material.
  • the advantage for the plastic material is the considerable final weight gain on the thermal battery, an important criterion in the automotive field for the reduction of consumption and therefore of CO2 emissions.
  • the shape of the plug 5 also participates in sealing.
  • An ovoid shape of the lateral surface of the plug portion 5b with for example a maximum diameter in the middle, will allow easy introduction of the end 5c of the plug 5 into the micro tube 1, then under the action of a mechanical force, the insertion of the rest of the plug portion 5b.
  • the maximum sealing is obtained at the place where the cap part 5b is the most convex before introduction into the micro tube 1 (in its middle in this example).
  • the micro-tube 1 has a deformation zone after insertion of the plug 5, at the point where the plug portion 5b has a larger diameter than the internal diameter. of the micro tube.
  • the ring 6 has the shape of a hollow cylinder.
  • the ring 6 comprises a metallic material.
  • the height of the ring 6 is substantially equal to the height of the cylinder that forms the cap portion 5b of the cap 5. This is a preferred embodiment, but this is not at all limiting.
  • the ring 6 has the function of pinching the micro tube 1 at the location where the cap portion 5b of the cap 5 is located. This makes it possible to reinforce the tightness of the cap 5 in the micro tube 1.
  • the plug 5 already having a function its own sealing, this gives the closure device 3 a double sealing function.
  • this pinch function strengthens the mechanical strength of the plug 5 in the micro tube 1, which will significantly reduce the risk of expulsion of the plug 5 due to environmental stresses (temperature, pressure) experienced by the micro tube 1 .
  • the function of mechanical reinforcement and sealing can be filled by a ring 6 of different height from that of the cylinder that forms the plug portion 5b of the plug 5, with the minimum condition that the ring 6 pinches the micro tube 1 at least partially in look at the plug part 5b inserted in the micro tube 1.
  • the ring 6 can be mounted on the micro tube 1 in force and / or secured by crimping.
  • Figure 3a shows a micro tube 1 closed by a plug 5 and comprising a ring 6 before crimping.
  • Figure 3b is a representation of this same device after crimping.
  • the plug 5 comprises an annular groove 5d on the plug portion 5b at its junction with the head portion 5a. Throat means a localized narrowing of the plug portion, the diameter of the plug in the groove 5d is less than the diameter of the plug portion 5b. This annular groove 5d allows a good grip of the ring 6 on the micro tube 1.
  • the crimping step of the ring 6 deforms the end 6b of the ring 6 and the end 1c of the micro-tube 1 in the groove 5d of the plug 5. After crimping, the end 6b of the ring is located in the groove 5d and is consequently blocked under the head portion 5a of the plug 5.
  • the ring 6 may comprise an annular protuberance 6a on its internal part, of shape complementary to that of the annular groove 5d of the plug 5 so as to reinforce this grip of the ring. 6 on the micro tube 1 when closed by the cap 5.
  • the location and shape of the groove 5d are not limiting.
  • the groove 5d may not be annular in shape and may be located in one or more places on the outer surface of the cap portion 5b of the cap 5.
  • the ring 6 may comprise one or more crimping tabs located in complementary locations of the throat 5d so that they cooperate with the groove 5d during crimping of the ring 6 on the micro tube 1.
  • FIGS. 5 and 6 show a perspective view of an exchange beam
  • micro tubes 1 each comprising a closure device 3 as described previously and illustrated in Figure 1.
  • micro tube closed a micro tube 1 capped with its closure device 3.
  • the closed micro tubes are arranged parallel to each other inside a box 12 of a thermal battery.
  • the closed micro tubes are joined by their closing devices. They are arranged staggered relative to each other in an alternation of lines L1 and L2 parallel to each other so that the adjacent micro tubes are equidistant from each other by a distance D in all directions.
  • the micro tubes of lines L1 are arranged in a first grid, the micro tubes of lines L2 in a second grid, the two grids being identical but offset with respect to each other.
  • the outer diameter of the micro tubes 1 being smaller than the outer diameter of the closing devices 3, this results in a space between the micro tubes 1 which allows a fluid 14 to circulate.
  • this space is defined by a spacing 13 between two outer walls of adjacent micro tubes, this spacing being measured on a perpendicular to the walls of the micro tubes.
  • the assembly pitch D of the micro tubes 1 is defined by the head portion 5a of the plugs 5 of the closed micro-tubes, this corresponds to the diameter of the head portion 5a of the plugs 5.
  • the spacing 13 between two outer walls of adjacent micro tubes is defined by the rings 6 of the closed micro tubes.
  • Figure 1 which shows a closed micro tube
  • the outer wall 8 of the head portion 5a of the cap 5 is aligned with the outer wall 9 of the ring 6.
  • the closure device 3 over its entire length.
  • length (ring 6 and cap 5) which defines the spacing 13 between two outer walls of adjacent micro tubes 1, when they are arranged in an exchange beam.
  • the spacing 13 between two outer walls of adjacent micro-tubes 1, visible in FIG. 6, is defined when the closed micro-tubes are contiguous by their closure devices 3. It is then substantially equal to the difference between the maximum diameter of the closure device 3 and the outside diameter of a micro tube 1.
  • This exchange-beam arrangement 11 of these closed micro-tubes has a huge advantage if the outside diameter of the head portions 5a of the plugs 5 and / or rings 6 is adapted to ensure the good maintenance of the micro tubes 1 in a bundle in the box.
  • receiving 12 of the thermal battery The collectors normally necessary for maintaining the microtubes 1 in the receiving box 12 are no longer useful, the spacing 13 of the microchannels 1, for circulating the heat transfer liquid, is directly ensured by the sizing of the rings 6 and / or plugs 5.
  • the spacing 13 between two outer walls of adjacent micro tubes 1 is for example of the order of 0.6 millimeters to allow a good flow of fluid between the micro tubes 1 and benefit from a compact beam solution. This value is valid in particular for a micro tube 1 of diameter 4 millimeters and an assembly pitch D of 4.6 millimeters of the micro tubes 1. In this example, this value tends to be a minimum and depends on the acceptable pressure drop for the 'application.
  • each micro tube 1 has its own closure device 3, the latter ensuring the tightness of the micro tube 1.
  • the sealing device is unitary and independent, it is specific to each micro tube 1.
  • the exchange beam comprises a stack of closed micro tubes, without the need for a collector.
  • a micro tube 1 can be closed at both ends by the same closure device or by two different closure devices.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de fermeture (3) pour micro tube (1) de faisceau de stockage d'une batterie thermique de stockage, ledit micro tube (1) comprenant au moins une embouchure (4) et comprenant en son sein un matériau (2) adapté pour stocker et libérer une quantité déterminée de chaleur, le dispositif de fermeture (3) comprenant un insert d'obturation (5) de l'embouchure (4) dudit micro tube (1) et un dispositif de maintien (6) de cet insert d'obturation (5) dans ledit micro tube (1).

Description

Dispositif de fermeture pour micro tube de faisceau de stockage d'une batterie thermique de stockage
La présente invention concerne le domaine des batteries thermiques de stockage utilisant pour éléments d'échange de chaleur un faisceau de micro tubes pour stocker et libérer une quantité déterminée de chaleur, les micro-tubes comportant en leur sein un matériau à changement de phase (MCP). Ces batteries de stockage sont particulièrement adaptées pour une utilisation dans les véhicules automobile.
En particulier, l'invention concerne un dispositif de fermeture des micro tubes composant le faisceau d'échange. Une batterie thermique est, par exemple, utilisée pour diffuser de la chaleur, via le système de chauffage, dans l'habitacle d'un véhicule automobile hybride, c'est- à-dire combinant un moteur fonctionnant grâce à l'énergie thermique et à l'énergie électrique. Par ailleurs, ce type de batterie thermique peut servir à préchauffer un fluide caloporteur, l'huile du moteur ou l'huile de la boîte de vitesse automatique, et ce avant le démarrage à froid dudit véhicule automobile.
Lors de l'utilisation d'une batterie thermique avec un véhicule électrique, le chargement de ladite batterie thermique est, en principe, réalisé lors du chargement de la batterie électrique. La batterie électrique sert au déplacement dudit véhicule électrique. Lors d'un déplacement dudit véhicule électrique, l'énergie thermique stockée dans la batterie thermique peut être utilisée lors de la mise en marche du système de chauffage au sein de l'habitacle du véhicule automobile. Le système de chauffage pour chauffer l'habitacle d'un véhicule automobile fonctionne à l'aide d'un fluide tel qu'un fluide caloporteur. Afin de chauffer l'habitacle du véhicule automobile, la batterie thermique réchauffe le fluide caloporteur avant son passage à l'intérieur du radiateur de chauffage qui permet de transférer le fluide caloporteur à l'intérieur de l'habitacle. L'énergie fournie par la batterie thermique permet donc d'économiser l'énergie correspondante stockée par la batterie électrique. En d'autres termes, on supprime l'impact du fonctionnement du chauffage sur l'autonomie du véhicule électrique.
L'utilisation d'une batterie thermique avec un véhicule hybride permet de stocker l'énergie thermique lors du chargement de la batterie électrique. D'autre part, la batterie thermique peut être rechargée via le fluide caloporteur, lorsque le moteur du véhicule hybride bascule en mode thermique.
Lors de l'utilisation d'une batterie thermique avec un véhicule 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. Ladite quantité déterminée de chaleur peut être stockée dans une batterie thermique et ensuite utilisée lors du démarrage du véhicule automobile pour permettre l'augmentation rapide de la température de l'huile de moteur et/ou de l'huile de la boîte de vitesse automatique, réduisant ainsi les frottements dus à la viscosité de ladite huile. En effet, la viscosité de l'huile est d'autant plus élevée que la température est basse. Si la température de l'huile n'augmente pas rapidement, notamment concernant l'huile de la boîte de vitesse automatique, les frottements entraînent une surconsommation de carburant et d'émissions de C02 lors des premières minutes de l'utilisation du véhicule. La batterie thermique peut être utilisée dans des circuits d'huile de boîte de vitesse automatique, de fluide caloporteur, ou d'huile de moteur.
Dans la conception des batteries thermiques, il est déjà connu d'utiliser des micro tubes en matériau synthétique pour encapsuler un matériau à changement de phase (MCP) afin de pouvoir stocker et libérer une quantité déterminée de chaleur. Il est nécessaire de fermer les extrémités des micro tubes de manière étanche et durable pour garantir qu'il n'y ait pas de mélange du MCP avec le fluide caloporteur d'échange.
L'art antérieur divulgue une solution de fermeture des micro tubes par soudage. Un des inconvénients de cette solution est qu'il est nécessaire d'utiliser une certaine hauteur du micro tube pour garantir une bonne tenue de la soudure sous toutes les conditions d'utilisation de la batterie thermique. La partie utile restante pour le MCP s'en trouve alors réduite, ce qui entraîne une moindre efficacité de la batterie thermique. En effet, la capacité de la batterie directement liée au volume de stockage de MCP. De plus, ce procédé est relativement long pour assurer la fusion lors de la soudure du tube plastique.
Il existe également des solutions à base de colle. Le collage, à l'aide de résine, présente des inconvénients : le temps de polymérisation est long, les procédés de mise en œuvre sont très contraignants. De plus, les conditions d'utilisation de la batterie thermique en milieu automobile ne sont pas très adaptées à ces solutions. Les conditions de température, les chocs thermiques, les conditions d'échange avec des fluides à base d'eau glycolée, d'huile sont incompatibles avec la tenue mécanique et/ou chimique des résines.
L'utilisation de bouchon mécanique présente lui aussi des inconvénients. L'étanchéité n'étant bien souvent pas garantie à 100%, des mélanges de MCP avec un fluide caloporteur tel que de l'huile de boîte de vitesse sont possibles, ce qui peut engendrer des dommages graves au système de transmission d'un véhicule. Un autre problème qui se pose avec la solution de bouchon mécanique est le risque qu'il soit expulsé lors du changement de phase du MCP. En effet, lors de son changement de phase, le MCP s'expanse et la pression interne dans le micro tube augmente, ce qui peut aboutir à l'expulsion du bouchon. L'utilisation de bouchons expansés dans des collecteurs est une solution adaptée mais qui nécessite de réaliser le montage lors de l'assemblage de chacun des micro tubes sur la batterie même. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un dispositif de fermeture étanche des micro tubes et dont la tenue mécanique est garantie dans le temps.
La présente invention concerne donc un dispositif de fermeture pour micro tube de faisceau de stockage d'une batterie thermique de stockage, ledit micro tube comprenant au moins une embouchure et comprenant en son sein un matériau adapté pour stocker et libérer une quantité déterminée de chaleur, le dispositif de fermeture comprenant un insert d'obturation de l'embouchure dudit micro tube et un dispositif de maintien de cet insert d'obturation dans ledit micro tube.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif de maintien est distinct du dispositif d'obturation et est prévu pour être disposé sur la paroi externe du micro tube.
Selon un autre aspect de l'invention, le matériau adapté pour stocker et libérer une quantité déterminée de chaleur comprend un matériau à changement de phase (MCP).
Selon un autre aspect de l'invention, l'insert d'obturation est un bouchon.
Selon un autre aspect de l'invention, le bouchon comporte une partie tête et une partie bouchon, la partie bouchon étant destinée à être introduite dans le micro tube, la partie tête étant destinée à venir en prise sur l'embouchure du micro tube.
Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de maintien de l'insert d'obturation dans ledit micro tube est une bague apte à pincer une partie de la paroi extérieure du micro tube lorsque l'insert d'obturation est dans le micro tube, ladite partie de paroi extérieure du micro tube étant alors pincé entre l'insert d'obturation et la bague. L'invention concerne également un micro tube fermé comprenant un micro tube et au moins un dispositif de fermeture. Selon un aspect de l'invention, l'insert d'obturation comprend une gorge permettant le sertissage du dispositif de maintien sur le micro tube.
Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de maintien comprend une protubérance en sa face interne qui coopère avec la gorge de l'insert d'obturation.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif de maintien est monté en force sur le micro tube et sur l'insert d'obturation.
L'invention concerne également un faisceau d'échange comportant une pluralité de micro tubes fermés, les micro tubes fermés étant disposés les uns parallèles aux autres, les dispositifs de maintien étant accolés les uns aux autres, garantissant un espace de circulation de fluide entre les micro tubes.
Selon un aspect de l'invention, les micro tubes fermés sont disposés les uns parallèles aux autres, les inserts d'obturation sont accolés les uns aux autres, garantissant un espace de circulation de fluide entre les micro tubes.
L'invention concerne également une batterie thermique comprenant un faisceau d'échange.
Les but, objet et caractéristiques de la présente invention ainsi que ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous, des modes de réalisation préférés faisant référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 montre une vue, en coupe, d'un micro tube comprenant un dispositif de fermeture selon l'invention
la figure 2 représente une vue éclatée, en perspective, d'un dispositif de fermeture selon un mode de réalisation particulier,
- la figure 3a représente une vue en coupe d'un micro tube comprenant un dispositif de fermeture avec bague, avant qu'elle ne soit sertie sur le tube, la figure 3b représente une vue en coupe d'un micro tube comprenant un dispositif de fermeture avec bague, après qu'elle ait été sertie sur le tube, la figure 4 représente une vue en coupe d'un micro tube comprenant un dispositif de fermeture avec bague selon un mode de réalisation alternatif , après qu'elle ait été sertie sur le tube,
la figure 5 montre une vue en perspective d'un faisceau de micro tubes comprenant chacun un dispositif de fermeture selon le mode de réalisation particulier,
- la figure 6 est une vue agrandie d'une partie du faisceau du la figure 5.
La description détaillée ci-après a pour but d'exposer l'invention de manière suffisamment claire et complète, notamment à l'aide d'exemples, mais ne doit en aucun cas être regardée comme limitant l'étendue de la protection aux modes de réalisations particuliers et aux exemples présentés ci-après.
La figure 1 montre une vue, en coupe, d'un micro tube comprenant un dispositif de fermeture selon l'invention.
Le micro tube 1 est un tube cylindrique en matériau synthétique, particulièrement en matériau plastique de forme longitudinale, c'est à dire que sa longueur est bien plus importante que son diamètre. Sa dénomination tient du fait de ses faibles dimensions en comparaison aux dimensions habituellement rencontrées dans le domaine des véhicules automobiles. En effet, un tel micro tube a un diamètre de l'ordre de 3 à 6 millimètres et en particulier 4 millimètres et une longueur comprise entre 100 et 300 millimètres.
Le micro tube 1 comprend un matériau à changement de phase (MCP) 2. Il est obturé en son extrémité visible sur la figure 2 par un dispositif de fermeture 3. Sur la figure 1, ce dispositif de fermeture 3 comprenant un insert d'obturation qui est un bouchon 5 et un dispositif de maintien de ce bouchon 5 dans le micro tube 1 qui est une bague 6.
Le bouchon 5 comprend une paroi extérieure 8 sensiblement cylindrique . La bague 6 comprend une paroi extérieure 9 sensiblement cylindrique .
Sur la figure 2, on voit en éclaté le dispositif de fermeture 3 comprenant le bouchon 5 et la bague 6. Le bouchon 5 comprend une première partie appelée partie tête 5a et une deuxième partie nommée partie bouchon 5b.
La partie bouchon 5b et la partie tête 5a sont de forme sensiblement cylindrique, le diamètre de la partie bouchon 5b permettant son introduction dans le micro tube 1, le diamètre de la partie tête 5a lui permettant d'être en prise sur l'embouchure 4 du micro tube 1 lorsque le bouchon 5 est dans le micro tube 1 (cf. figure 1). En d'autres termes, le diamètre moyen de la partie bouchon 5b doit être de l'ordre du diamètre intérieur du micro tube 1 et peut en particulier être légèrement inférieur notamment en son extrémité libre 5c afin de permettre l'introduction de la partie bouchon 5b dans le micro tube 1. La différence entre les deux dimensions ne doit pas être trop importante pour garantir une certaine étanchéité entre la partie bouchon 5b et la paroi interne du micro tube 1.
A l'opposé, le diamètre de la partie tête 5a du bouchon 5 doit être supérieur au diamètre extérieur du micro tube 1 afin de permettre à la partie tête 5a d'être en prise sur l'embouchure 4 du micro tube 1 lorsque le bouchon 5 est dans le micro tube 1. Cette prise contribue également à l'étanchéité du bouchon vis-à-vis du MCP 2 du micro tube 1. En effet, lorsque le bouchon 5 est installé dans le micro tube 1, sa partie tête 5a écrase avantageusement l'extrémité la du micro tube 1 sur laquelle il est en prise. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir un joint entre la partie tête 5a du bouchon 5 et le micro tube 1.
Le bouchon 5 peut comprendre un matériau métallique tel que l'acier inoxydable ou un matériau synthétique tel qu'un matériau plastique. L'avantage pour le matériau plastique est le gain de poids final non négligeable sur la batterie thermique, critère important dans le domaine automobile pour les réductions de consommation et donc d'émissions de C02.
La forme du bouchon 5 participe elle aussi à l'étanchéité. Une forme ovoïde de la surface latérale de la partie bouchon 5b, avec par exemple un diamètre maximal en son milieu, va permettre une introduction facile de l'extrémité 5c du bouchon 5 dans le micro tube 1, puis sous l'action d'une force mécanique, l'insertion du reste de la partie bouchon 5b. L'étanchéité maximale est obtenue à l'endroit ou la partie bouchon 5b est la plus bombée avant l'introduction dans le micro tube 1 (en son milieu sur cet exemple). Dans l'exemple d'un bouchon 5 métallique et d'un micro tube 1 plastique, le micro tube 1 présente une zone de déformation après insertion du bouchon 5, à l'endroit où la partie bouchon 5b présente un diamètre supérieur au diamètre intérieur du micro tube.
La bague 6 a la forme d'un cylindre creux. Avantageusement, pour des raisons de tenue mécanique, la bague 6 comprend un matériau métallique.
Sur les figures 1 et 2, la hauteur de la bague 6 est sensiblement égale à la hauteur du cylindre que forme la partie bouchon 5b du bouchon 5. C'est un mode préférentiel de réalisation, mais cela n'est pas du tout limitatif.
La bague 6 a pour fonction de pincer le micro tube 1 à l'endroit où est localisé la partie bouchon 5b du bouchon 5. Cela permet de renforcer l'étanchéité du bouchon 5 dans le micro tube 1. Le bouchon 5 ayant déjà une fonction d'étanchéité qui lui est propre, cela confère au dispositif de fermeture 3 une fonction de double étanchéité.
De plus, cette fonction de pincement renforce la tenue mécanique du bouchon 5 dans le micro tube 1, ce qui va réduire de manière considérable le risque d'expulsion du bouchon 5 lié aux contraintes environnementales (température, pression) subies par le micro tube 1. La fonction de renfort mécanique et d'étanchéité peut être remplie par une bague 6 de hauteur différente de celle du cylindre que forme la partie bouchon 5b du bouchon 5, à la condition minimale que la bague 6 pince le micro tube 1 au moins partiellement en regard de la partie bouchon 5b inséré dans le micro tube 1.
La bague 6 peut être montée sur le micro tube 1 en force et/ou bien fixée par sertissage. La figure 3a montre un micro tube 1 fermé par un bouchon 5 et comprenant une bague 6 avant sertissage. La figure 3b est une représentation de ce même dispositif après sertissage. Avantageusement, le bouchon 5 comprend une gorge annulaire 5d sur la partie bouchon 5b à sa jonction avec la partie tête 5a. On entend par gorge un rétrécissement localisé de la partie bouchon, la diamètre du bouchon dans la gorge 5d est donc inférieur au diamètre de la partie bouchon 5b. Cette gorge annulaire 5d permet une bonne accroche de la bague 6 sur le micro tube 1.
On constate sur les figures 3a et 3b que l'étape de sertissage de la bague 6 déforme l'extrémité 6b de la bague 6 et l'extrémité la du micro tube 1 dans la gorge 5d du bouchon 5. Après sertissage, l'extrémité 6b de la bague est localisée dans la gorge 5d et est par conséquence bloquée sous la partie tête 5a du bouchon 5.
En particulier, selon le mode de réalisation alternatif de la figure 4, la bague 6 peut comporter une protubérance annulaire 6a sur sa partie interne, de forme complémentaire à celle de la gorge annulaire 5d du bouchon 5 de manière à renforcer cette accroche de la bague 6 sur le micro tube 1 lorsqu'il est fermé par le bouchon 5.
L'emplacement et la forme de la gorge 5d ne sont pas limitatifs. La gorge 5d peut ne pas être de forme annulaire et être localisée en un ou plusieurs endroits sur la surface externe de la partie bouchon 5b du bouchon 5. La bague 6 peut comporter une ou plusieurs languettes de sertissage situées en des endroits complémentaires de la gorge 5d de manière à ce qu'elles coopèrent avec la gorge 5d lors du sertissage de la bague 6 sur le micro tube 1. Les figures 5 et 6 montrent une vue en perspective d'un faisceau d'échange
11 de micro tubes 1 comprenant chacun un dispositif de fermeture 3 tel que décrit précédemment et illustré en figure 1. Dans la suite de la description, on appelle micro tube fermé un micro tube 1 coiffé de son dispositif de fermeture 3.
Dans le faisceau d'échange, les micro tubes fermés sont disposés les uns parallèles aux autres à l'intérieur d'une boîte de réception 12 d'une batterie thermique.
Les micro tubes fermés sont accolés par leurs dispositifs de fermeture. Ils sont agencés en quinconce les uns par rapport aux autres selon une alternance de lignes Ll et L2 parallèles entre elles de sorte que les micro tubes adjacents sont équidistants les uns des autres d'une distance D dans toutes les directions. Les micro tubes des lignes Ll sont disposés selon un premier quadrillage, les micro tubes des lignes L2 selon un deuxième quadrillage, les deux quadrillages étant identiques mais décalés l'un par rapport à l'autre.
Le diamètre extérieur des micro tubes 1 étant inférieur au diamètre extérieur des dispositifs de fermeture 3, il en résulte un espace entre les micro tubes 1 qui permet à un fluide 14 de circuler. Sur la figure 6, cet espace est défini par un espacement 13 entre deux parois externes de micro tubes adjacents, cet espacement étant mesuré sur une perpendiculaire aux parois des micro tubes.
Sur la figure 6, le pas d'assemblage D des micro tubes 1 est défini par la partie tête 5a des bouchons 5 des micro tubes fermés, cela correspond au diamètre de la partie tête 5a des bouchons 5.
Selon un autre mode de réalisation, si le diamètre de la bague 6 est supérieur au diamètre de la partie tête 5a du bouchon 5, l'espacement 13 entre deux parois externes de micro tubes adjacents est défini par les bagues 6 des micro tubes fermés.
Sur la figure 1 qui représente un micro tube fermé, la paroi extérieure 8 de la partie tête 5a du bouchon 5 est alignée avec la paroi extérieure 9 de la bague 6. Dans ce cas, c'est le dispositif de fermeture 3 sur toute sa longueur (bague 6 et bouchon 5) qui définit l'espacement 13 entre deux parois externes de micro tubes 1 adjacents, lorsqu'ils sont agencés dans un faisceau d'échange.
L'espacement 13 entre deux parois externes de micro tubes 1 adjacents, visible sur la figure 6, se définit lorsque les micro tubes fermés sont accolés par leur dispositifs de fermeture 3. Il est alors sensiblement égal à la différence entre le diamètre maximal du dispositif de fermeture 3 et le diamètre extérieur d'un micro tube 1.
Cet agencement en faisceau d'échange 11 de ces micro tubes fermés présente un énorme avantage si le diamètre extérieur des parties tête 5a des bouchons 5 et/ou des bagues 6 est adapté pour assurer le bon maintien des micro tubes 1 en faisceau dans la boîte de réception 12 de la batterie thermique. Les collecteurs normalement nécessaire au maintien des micro tubes 1 dans la boîte de réception 12 ne sont plus utiles, l'espacement 13 des micro tubes 1, pour laisser circuler le liquide caloporteur, est directement assuré par le dimensionnement des bagues 6 et/ou des bouchons 5.
L'espacement 13 entre deux parois externes de micro tubes 1 adjacents est par exemple de l'ordre de 0.6 millimètre pour permettre une bonne circulation du fluide entre les micro tubes 1 et bénéficier d'une solution de faisceau compacte. Cette valeur est valable notamment pour un micro tube 1 de diamètre 4 millimètres et un pas d'assemblage D de 4.6 millimètres des micro tubes 1. Dans cet exemple, cette valeur tend à être un minimum et dépend de la perte de charge acceptable pour l'application.
L'assemblage des micro tubes fermés peut se faire en amont de l'assemblage des batteries thermiques, leur étanchéité peut être vérifié avant montage du faisceau d'échange. Cela permet au cours de la fabrication de ne rejeter que les micro tubes fermés présentant des défauts d'étanchéité et non pas le faisceau d'échange 11 complet. En effet, chaque micro tube 1 a son propre dispositif de fermeture 3, ce dernier assurant l'étanchéité du micro tube 1. Le dispositif d'étanchéité est donc unitaire et indépendant, il est propre à chaque micro tube 1.
Cela simplifie également l'assemblage des micro tubes 1 dans le faisceau, et donc la chaîne d'assemblage complète de la batterie thermique. Le faisceau d'échange comprend un empilage de micro tubes fermés, sans besoin de collecteur.
Un micro tube 1 peut être fermé en ses deux extrémités par le même dispositif de fermeture ou bien par deux dispositifs de fermeture différents.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de fermeture (3) pour micro tube (1) de faisceau de stockage d'une batterie thermique de stockage, ledit micro tube (1) comprenant au moins une embouchure (4) et comprenant en son sein un matériau (2) adapté pour stocker et libérer une quantité déterminée de chaleur, caractérisé en ce que le dispositif de fermeture (3) comprend un insert d'obturation (5) de l'embouchure (4) dudit micro tube (1) et un dispositif de maintien (6) de cet insert d'obturation (5) dans ledit micro tube (1).
2. Dispositif de fermeture selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit dispositif de maintien (6) est distinct du dispositif d'obturation (5) et est prévu pour être disposé sur la paroi externe du micro tube (1).
3. Dispositif de fermeture selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau (2) adapté pour stocker et libérer une quantité déterminée de chaleur comprend un matériau à changement de phase (MCP).
4. Dispositif de fermeture selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'insert d'obturation (5) est un bouchon.
5. Dispositif de fermeture selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bouchon (5) comporte une partie tête (5a) et une partie bouchon (5b), la partie bouchon (5b) étant destinée à être introduite dans le micro tube (1), la partie tête (5a) étant destinée à venir en prise sur l'embouchure (4) du micro tube (1).
6. Dispositif de fermeture selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 à 5 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de maintien (6) de l'insert d'obturation (5) dans ledit micro tube (1) est une bague apte à pincer une partie de la paroi extérieure du micro tube (1) lorsque l'insert d'obturation (5) est dans le micro tube (1), ladite partie de paroi extérieure du micro tube (1) étant alors pincé entre l'insert d'obturation (5) et la bague (6).
7. Micro tube fermé caractérisé en ce qu'il comprend un micro tube (1) et au moins un dispositif de fermeture (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Micro tube fermé selon la revendication 7 lorsqu'elle dépend de la revendication 2 caractérisé en ce que l'insert d'obturation (5) comprend une gorge (5d) permettant le sertissage du dispositif de maintien (6) sur le micro tube (1).
9. Micro tube fermé selon la revendication 8 caractérisé en ce que le dispositif de maintien (6) comprend une protubérance (6a) en sa face interne qui coopère avec la gorge (5d) de l'insert d'obturation (5).
10. Micro tube fermé selon la revendication 7 lorsqu'elle dépend de la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif de maintien (6) est monté en force sur le micro tube (1) et sur l'insert d'obturation (5).
11. Faisceau d'échange (11) comportant une pluralité de micro tubes fermés selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que les micro tubes fermés sont disposés les uns parallèles aux autres, les dispositifs de maintien (6) sont accolés les uns aux autres, garantissant un espace de circulation de fluide (14) entre les micro tubes (1).
12. Faisceau d'échange (11) comportant une pluralité de micro tubes fermés selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que les micro tubes fermés sont disposés les uns parallèles aux autres, les inserts d'obturation (5) sont accolés les uns aux autres, garantissant un espace de circulation de fluide (14) entre les micro tubes (1).
13. Batterie thermique comprenant un faisceau d'échange (11) selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12.
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