Brevet FR2423726A1 — publié le 19791116

L'invention concerne un appareil de chauffage dont l'énergie calorifique à céder à l'environnement n'est pas fournie par le courant électrique mais par la combustion directe de combustibles gazeux, liquides ou solides dans une chambre de combustion dans l'appareil de chauffage, mais pour le fonctionnement, la commande ou le réglage duquel l'emploi du courant électrique est nécessaire sinon approprié. Les appareils de chauffage de ce genre, tirant 11 énergie calorifique de gaz (gaz liquéfiés) ou de combustibles liquides, par exemple, peuvent être utilisés à des endroits isolés, ou il n'y a pas de courant électrique. La commande d'un tel appareil de chauffage s'effectue avantageusement par des moyens électroniques, pour lesquels il faut une source de courant électrique. Si l'emploi d'éléments ou piles électrochimiques est prescrit, il ne reste pratiquement pas d'autre solution que de tirer le courant électrique nécessaire de la chaleur fournie par l'appareil de chauffage. Les appareils dont il est question ici comprennent aussi ceux produisant ou utilisant un chauffage et qu'emploient les alpinistes ou les campeurs par exemple. Dans ce cas également, il apparat souvent utile sinon nécessaire de commander ou de régler (réguler) les appareils électriquement ou électroniquement; parfois même le fonctionnement d'un appareil n'est possible que s'il y a une source de courant électrique, comme c'est le cas, par exemple, pour un sèche-cheveux à butane qui possède un ventilateur à moteur électrique. Pour rendre de tels appareils de chauffage et analogues totalement indépendants de courant électrique a amener de l'extérieur, tout en évitant l'emploi de piles électrochimiques, l'invention prévoit que l'appareil comprend des éléments thermo-électriques dont les jonctions chaudes sont disposées dans la chambre de combustion ou dans le flux des gaz de combustion chauds guidé par des chicanes ou des éléments analogues et dont les jonctions froides sont situées à l'extérieur de la chambre de combustion et que les circuits des éléments thermo-électriques sont reliés au point d'utilisation de courant électrique prévu dans l'appareil de chauffage. L'invention fait donc appel à la thermo-electricité, en soi connue depuis longtemps déjà. On sait meme, voir le brevet britannique 587.490, produire une quantité d'énergie électrique relativement grande par des piles formées de thermocouples. La disposition décrite dans ce brevet a cependant le grave inconvénient que les jonctions froides des thermocouples doivent être refroidies à l'eau. Bien qu'un générateur thermo-électrique réalisé selon l'invention ait un très faible rendement, de lrordre de quelques pourcents, ce rendement médiocre est parfaitement acceptable parce que c'est l'énergie -de chauffage produite qui importe en premier et parce que la partie qui en est prélevee pour être convertie en énergie électrique n'enreprésente qu'unie fraction minime.Lorsque 1'invention est appliquee à un sèchecheveux chauffé au gaz pour campeurs, ce qui est un article intéressant de nombreuses personnes faisant du camping, la thermo-électricité tirée de la combustion du gaz pour l'élévation de la température du flux d'air de soufflage et de séchage permet de faire tourner le ventilateur produisant ce flux d'air. Comparativement à la puissance de chauffage d'un tel sèchecheveux; la puissance du ventilateur est très petite, de l'ordre de quelques watts.Sans la solution apportée par l'invention, donc sans l'utilisation de la thermo-électricité, on ne pourrait employer dans ce cas qu'une pile électrochimique, laquelle est assez encombrante, parfois difficile à remplacer par une pile neuve au moment voulu et en outre conteuse. I1 en va bien entendu de même pour toutes sortes d'appareils où la fonction de chauffage est primordiale et lténergie électrique sert uniquement à la commande ou le reglage ou à l'entrainement de petits dispositifs auxiliaires. I1 est avantageux que la chambre de combustion soit formée par les éléments thermo-électriques eux-memes, les jonctions chaudes et les jonctions froides étant disposées aux extrémités opposées de la chambre de combustion. Devant 1 'extrémité de chambre où se trouvent les jonctions froides peut alors etre placé un ventilateur, lequel peut & re mfl par le courant thermo-électrique produit. I1 est avantageux dans ce cas de conformer la chambre de combustion de manière que les jonctions froides des éléments thermo-électriques soient refroidies intensément et que leurs jonctions chaudes soient situées à 11 écart du flux d'air produit par le ventilateur. Une telle disposition a l'avantage qu'elle est autorégulatrice car l'augmentation de la température entraine llaugmentation de l'intensité du courant thermo-electrique, ce qui fait tourner le ventilateur plus vite, donc souffler plus fort. I1 est recommandé, surtout en cas d'utilisation de petits moteurs électriques, de produire une tension thermo-électrique relativement élevée, ce qui peut hêtre obtenu par le raccordement électrique des éléments thermo-électriques en série > de manière qu'ils forment une pile électrothermique.Les éléments thermo-electriques formant la pile peuvent dans ce cas etre constitués d'un assemblage de rubans de différents matériaux formant ensemble un the m couple, les thermocouples étant raccordes entre eux de manière que les jonctions chaudes soient s-ituées sur un cercle ou une couronne interieur et que les jonctions froides soient situées sur un cercle ou une couronne extérieur coaxial au cercle ou à la couronne intérieur, l'ensemble des éléments thermo-électriques raccordés entre eux en une pile thermo-électrique formant la chambre de combustion. Pour améliorer encore le rendement the w -électrique, on peut relier les jonctions froides å des tôles ou ailettes de refroidissement s'étendant dans le sens de l'éloignement de la chambre de combustion. Le cOté extérieur avec les jonctions froides des éléments thermo-électriques et les ailettes éventuelles d'un tel appareil selon l'inventlon est donc refroidi par le flux d'air produit par le ventilateur ou d'une autre manière et qui balaye ce côté extérieur, ce qui rend superflu le bain d'eau nécessaire dans le dispositif décrit par le brevet cité dans ce qui précède. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe axiale schématique d'un appareil selon une première forme de réalisation3 comprenant un ventilateur radial; - la figure 2 est une vue en plan schématique montrant une disposition possible des éléments thermo-électriques; et - loe figures 3 et 4 sont des coupes axiales schématiques d'appareils selon d'autres formes de réalisation, comprenant des ventilateurs tangentiels. Dans un corps 1 guidant le flux d'air est disposé un ventilateur radial 2 entraîné par un moteur électrique 3. Ce moteur reçoit le courant d'éléments thermo-électriques 4, 5 qui forment ensemble une chambre de combustion 6. Dans cette chambre est brillé un combustible gazeux 8 arrivant par un tuyau 7. La figure 2 montre la disposition en couronne des éléments thermo-électriques 4, 5. Les jonctions chaudes 9 se trouvent à l'intérieur de la chambre de combustion 6, tandis que les jonctions froides 10 sont disposées en une couronne coaxialement autour d'elles. Aux jonctions froides 10 sont placées en outre des ailettes de refroidissement 11 pour améliorer la dissipation de la chaleur amenée par les éléments thermoélectriques 45 5. Pendant l'utilisation de cet appareil de chauffage, après allumage du combustible liquide 8 les jonctions ou soudures chaudes 9 sont chauffées, de sorte qu'une nette différence de température s'établit entre elles et les jonctions ou soudures froides 10. Cette différence de température engendre un courant thermo-électrique et ce courant alimente le moteur électrique 3 et fait ainsi tourner le ventilateur radial 2. La rotation du ventilateur produit'un flux d'air dont une partie 12 évacue la chaleur amenée aux jonctions froides 10 en cooperation avec les ailettes de refroidissement 11 et dont ltensemble, après passage de la chambre de combustion et des éléments qui la définissent, forme un flux d'air chaud 13 relativement puissant. Les figures 3 et 4 montrent une constitution analogue d'appareils de chauffage du même genre mais utilisant des ventilateurs tangentiels 14. Dans la forme de réalisation de la figure 4, la chambre de combustion 6 est de nouveau formée par des éléments thermo-électriques 4, 5, dont les jonctions froides 10 sont là aussi pourvues d'ailettes de refroidissement 11.En revanche, dans l'exemple de la figure 3, les jonctions froides 19 et les jonctions chaudes 20 ne sont pas disposées coaxialement autour de la chambre de combustion 6 mais se trouvent respectivement, en raison d'une disposition en hélice des éléments thermo-électriques 15 et 16, & l'extrémité avant et l'extrémité arrière - relativement au flux flair 17 - de la chambre de combustion 18; formée dans ce cas également par les éléments thermo-électriques 15, 16. Il 'a de soi que le ventilateur tangentiel est etratné de nouveau, dans les deux cas (figures 3 et 4), par un moteur électrique mA par la thermo-électricite fournie par les éléments 42 5 respectivement 15, 16 REVENDICATIONS 1. Appareil de chauffage dont l'énergie calorifique à céder a l'environnement n'est pas fournie par le courant électrique mais par la combustion directè de combustibles gazeux, liquides ou solides dans une chambre de combustion dans 1" appareil de chauffage, pour le fonctionnement, la commande ou le réglage duquel l'emploi du courant électrique est nécessaire sinon approprié, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments thermo-électriques dont les jonctions chaudes sont disposées dans la chambre de combustion ou dans le flux des gaz de combustion chauds guidé par des tcRHUewnes ou des éléments analogues et dont les jonctions froides sont situées lA l'extérieur de la chambre de combustion et en ce que les circuits des éléments thermo-électriques sont reliés au point d'utilisation de courant électrique prévu dans l'appareil de chauffage. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de combustion est formée par les éléments thermo-électriques, les jonctions (soudures) chaudes et les jonctions froides étant disposées respectivement aux extrémités opposées de la chambre de- combustion. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un ventilateur est placé devant l'extrémité de la chambre de combustion où se trouvent les jonctions froides des éléments thermo-électriques. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le-ventilateur est mu par le courant thermo-électrique produit par les XleXints thermo-électriques. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments thermo-électriques sont raccordés électriquement en servi; pour former une pile thermo-électrique. 6. -Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments thermo-électriques formant la pile thermo-électrique sont constitués par un assemblage de rubans de différents matériaux formant ensemble un thermocouple, en ce que les thermocouples sont raccordés entre eux et disposés de manière que les jonctions chaudes soient situées sur un cercle ou une couronne intérieur et que les jonctions froides soient situées sur un cercle ou une couronne extérieur coaxial au cercle ou a la couronne intérieur, et en ce que l'ensemble des éléments thermo-électriques raccordés entre eux en une pile thermo-électrique forme la chambre de combustion. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que des tales ou ailettes de refroidissement sont disposées aux jonctions froides.