Brevet FR2244969A1 — publié le 19750418

a présente invention concerne un dispositif d'accumulation de chaleur comprenant un réservoir, un liquide coulant à travers ce réservoir, et une matière accumulatrice de chaleur fusible, contenue dans une ou plusieurs cartouches placées dans le réservoir, ainsi qu'ut élément chauffant pouvant effectuer un échange de chaleur avec le liquide contenu dans le réservoir. I1 est connu d'utiliser un courant électrique disponible à certaines heures à des tarifs avantageux, par exemple un tarif de nuit, en prévoyant dans des machines frigorifiques ou des chauffeurs d'eau des accumulateurs de chaleur pouvant accumuler ou fournir de la chaleur latente selon des changements de phase successifs. A cet effet, un -élément accumulateur de chaleur se trouvant dans un réservoir peut être chauffé directement au moyen d'un élément de chauffage tel qu'un élément de chauffage électrique, ou refroidi directement par un élément refroidisseur, tel qu'un tube de refroidissement disposé en forme de sires ou de serpentins servant d'évaporateur à un produit réfrigérant appropriée Lorsqutun tube serpentin contenant un produit réfrigérant est disposé dans un réservoir rempli d'eau, il se forme par exemple de la glace qui se dépose sous forme solide sur le tube en question. Etant donné que dans un dispositif accumulateur de froid il existe un certain danger d'éclatement du récipient par suite de l'augmentation du volume de l'eau au moment du gel, des mesures préventives sont nécessaires pour liliiter I1 épaisseur de la couche de glace qui se dépose sur le tube. L'épaisseur maximale acceptable de la couche de glace est pratiquenent limitée à 5 mm, lorsqu'il s'agit d'un ser nentin formé par un tube de cuivre, dont la paroi a une épaisseur de 1mm environ. Ce rapport permet de constater que le poids de la glace qui se forme dans un tel dispositif d'accumulation de froid, correspond à peu de chose près au poids du cuivre formant le tube serpentin. Ceci explique le fait que les accumulateurs de froid sont encore peu répandus dans des installations servant à refroidir de l'eau ou employés dans des appareils de climatisation. D'autre'part un système semblable, employant des hydrates de nitrate fondant à 800C et qui accumule la chaleur pour produire de l'eau chaude, a été proposé. Dans ce système, un serpentin formé par un tube de cuivre est disposé dans un réservoir rempli d'un milieu accumulateur de chaleur, et l'eau à chauffer coule dans le serpentin.Une croute de sel se forme, semblable à ce qui se passe dans le dispositif réfrigérateur décrit ci-dessus, autour du tube serpentin, lorsque l'on soutire de l'eau chaude à cet appareil, et le sel finit par remplir tout l'intérieur du réservoir. Lorsque le contenu du réservoir est préchauffé au moyen de barres de chauffage uniformément réparties dans le réservoir, le volume du milieu accumulateur de chaleur augente considérablement, de sorte que le récipient est soumis à de très fortes sollicitations. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients de ce dispositif, ainsi que la difficulté qui résulte du fait que le milieu accumulateur, tant qu'il se trouve dans sa phase solide, oppose une grande résistance à la transmission de la chaleur entre l'élément chauffant et le milieu à échauffera Un autre inconvénient des dispositifs connus réside dans le fait que des appareils onéreux doivent être prévus pour protéger les réservoirs contenant le milieu accumulateur traversant une phase solide. L'invention évite ces différents inconvénients en prévoyant un échange de chaleur uniquement entre l'élément de chauffage et le liquide qui, tout en s'échauffant, traverse le réservoir et qui sera appelé ci-après liquide caloporteur. les surfaces des récipients du produit accumulateur forment, à l'intérieur du réservoir, un système de conduites et de guidages assurant sous l'influence de la pesanteur la circulation du liquide caloporteur qui s'établit naturellement lorsque le produit accumulateur de chaleur contenu dans le réservoir reçoit ou fournit de la chaleurs A l'enccntre de ce qui était le cas dans les disposItifs connus, l'élément chauffant n'a pas d'échange de chaleur direct avec les éléments accumulat.'urs de chaleur0 L'échange de chaleur a uniquement lieu entre l'élément de chauffage et le liquide caloporteur contenu dans le réservoir, et c'est ce liquide caloporteurqui est lui-même en contact avec le produit accumulateur de chaleur contenu dans des cartouches étanches. Le produit accumulateur de chaleur, échangeant une quantité de chaleur donnée avec le liquide caloporteur, sert donc uniquement à augmenter la capacité de refroidissement ou de chauffage du dispositif d'accumulation de chaleur pour un volume donné. 'Dans cette construction, les surfaces d'échange de chaleur entre le miMas accumulateur et le liquide caloporteur peuvent être choisies à vOlonté, de sorte que la différence de température entreles éléments accumulateurs et le liquide caloporteur peut être réduite à une valeur pratiquement négligeable0 De plus, il restera toujours, entre les éléments accumulateurs ae chaleur, un espace rempli de liquide, de sorte que lorsqu'on veut prélever subitement une certaine quantité de liquide caloporteur, la température de ce liquidé correspondra toujours à peu près à celle des éléments accumulateurs, à condition toutefois que la quantité prélevée ne dépasse pas celle du liquide contenu dans le réservoir, c'est-à-dire sa capacité volumétrique disponible pour le liquide caloporteur. Dans un chauffe-eau, il faut compter que l'on ne prélève normalement que quelques litres à la fois, par exemple pour une cuisson ou pour rincer de la vaisselle Lorsque les quantités prélevées sont plus grandes, par exemple pour prendre un bain, la température moyenne obtenable est sensiblement plus basse. L'invention est expliquée plus en détail à laide des dessins annexés dont montrent la fig. 1 une coupe partielle d'un chauffe-eau selon l'invention, et la fig. lA une coupe selon la ligne lA-lA du chautSe-eau montré dans la fig. 1. La fig. I représente un chauffe-eau selon l'invention, avec un réservoir isolé 60, comprenant les parois 61 et 62 gardant entre elles une certaine distance et reliées entre elles par une bride 63. L'espace entre les deux parois est rempli d'une poudre isolante, évacué d'air, pour obtenir-une couche extrêmement compacte et efficace, isolant le contenu du réservoir contre les pertes de chaleur. Cette construction permet de réduire d'une façon sensible les dimensions totales du chauffe-eau, car l'épaisseur de ses parois est de six à huit fois plus faible que celle d'un réservoir de construction classique à Isolation par mousse synthétique. Un tube 64 s'étend d'un des coins supérieurs 65 du réservoir vers le coin diamétralement opposés où se trouve une chambre 66 délimitée jar des parois perforées 670 Uné source de chaleur constituée par un élément de résistance électrique chauffant 68 est placée dans cette chambre. Un raccord d'entrée 69 donne l'accès à la chambre 66 et permet de remplir le réservoir d'un liquide caloporteur. A l'intérieur du tube 64, il se trouve un tube intérieur 70, ouvert à son extrémité su prieure permettant de prélever du liquide caloporteur réchauffé du réservoir, par le raccord de sortie 71. Le milieu accumulateur de chaleur utilisé dans ce -réservoir a une grande capacité d'enthalpie. A cet effet, on peut utiliser par exemple un hydroxyde-octahydrate de baryum. Celui-ci est contenu dans des cartouches sphériques 72 formées de coupes hémisphériques assemblées par une collerette 73. Ces coupes sont de préférence réalisées en une matière réfractaire, par exemple en acier inoxydable. lorsque le dispositif est en service, de l'eau caloporteuse froide entre dans le chamble 66 par le raccord d'entrée 69. Elle est chauffée par l'élément de chauffage 68, par exemple une résistance électrique, se trouvant dans cette cnarlbre. les parois perforées 67 empêchent tout contact direct entre l'élément de chauffage 68 et les sphères 72 contenant le produit accumulateur de chaleur. L'eau réchauffée monte par convection à travers les interstices entre les cartouches sphériques vers la partie supérieure du réservoir, d'où elle peut être prélevée à volonté à travers le tube intérieur 70-- et e raccord de sortie 71. Un chauffe-eau construit-selon les figs 1 et 1A est beaucoup moins volumineux que les appareils de conception connue et peut dans certains caste contenter de 25 % du volume occupé par un chauffeeau de construction classique. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accumulation de chaleur, caractérisé par un réser voir comportant une paroi extérieure et une paroi intérieure placée a' une certaine distance de la paroi extÉrieure, délimi tant ainsi une couche isolante étanche entre les deux parois, cet espace étant rempli d'une poudre isolante ; par une chambre pla cée au fond et à l'intérieur du réservoir, séparée du reste de ce dernier par des parois perforées et contenant un élément chauf fant ; par un raccord d'admission du liquide à échauffer reliant l'intérieur de la chambre à la source de ce liquide ; par un tu be de circulation extérieur s'étendant en direction diagonale par rapport au réservoir et reliant l'intérieur de la chambre à la partie du réservoir diagonalement opposée, cette partie étant reliée elle-meme par un tube intérieur à un raccord de sortie par lequel le liquide échauffé oeut être prélevé du réservoir, et par une série de cartouches accumulatrices de chaleur, conte nant une matière accumulatrice de chaleur, ayant une grande capa cité d'enthalpie, les cartouches étant réparties dans le réser voir à Itexception de 1d chambre, de telle façon que le liquide caloporteur échauffé par 'élément chauffant puisse circuler en -uontaat dans le réservoir et entre les cartouches accumulatrices de chaleur juxtaposées. 2. Dispositif d'accumulation de chaleur selon revendication 1, ca ractérisé en ce que la matière accumulatrice de chaleur contenue dans les cartouches est un hydroxyde-octahydrate de baryum. 30 Dispositif d'accumulation de chaleur selon revendication 1, ca ractérisé en ce que les cartouches sont formées en acier inoxy dable.