Brevet FR2489939A1 — publié le 19820312

La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil de production de chaleur applicables à la fourniture d'eau chaude sanitaire ou d'eau chaude pour radiateur de chauffage. Il est particulièrement destiné à la fourniture de chaleur à partir de l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique..., et peut éventuellement être associé aux capteurs ayant pour principe le chauffage direct d'un fluide à partir du rayonnement solaire. On connaît le ralentisseur ou frein à courants de Foucault. I1 est constitué d'un stator inducteur produisant un champ magnétique à l'intérieur duquel un rotor massif produit un couple dès qu'il se met en rotation. L'énergie mécanique transmise au disque rotorique est ainsi transformée en chaleur dans le disque. Le ralentisseur à courants de Foucault peut également se présenter sous une forme tubulaire, et le rotor est alors réalisé en forme de cloche. Dans ce cas, l'énergie mécanique transmise est dissipée en chaleur dans la cloche. La présente invention vise un procédé et un appareil de production de chaleur par transformation directe d'une énergie mécanique en chaleur en tirant profit des pertes par courants de Foucault et des pertes par hystérésis engendrées par deux pièces en mouvement relatif l'une par rapport à l'autre, dont l'une produit un champ magnétique (soit grâce à un aimant ou des aimants permanents, soit grâce à un courant électrique) et dont l'autre sert d'élément chauffant pour la fourniture d'eau chaude sanitaire ou d'eau chaude pour radiateur de chauffage. L'appareil selon l'invention peut ainsi, dans son application, être considéré comme un chauffe-eau magnétique. Ce chauffe-eau magnétique, équipé d'une hélice, permet de transformer l'énergie éolienne en chaleur pour constituer, par exemple, un chauffe-au éolien. Ce chauffe-eau magnétique, équipé d'une turbine à eau ou d'une roue à aubes, permet de transformer l'énergie d'un cours d'eau en chaleur pour des besoins domestiques par exemple. Ce chauffe-eau magnétique, équipé d'une enveloppe semi-calorifique, peut constituer, par exemple, un chauffe-eau mixte solaire-éolien. Dans l'appareil selon l'invention, les rôles du rotor et du stator sont inversés par rapport au frein à courants de Foucault. De plus, l'excitation y est, de préférence, réalisée par des aimants permanents afin de simplifier au maximum l'appareil et de permettre son fonctionnement sans source d'énergie extérieure. I1 comporte par ailleurs un circuit de circulation d'un fluide caloporteur (serpentin par exemple) et -une enveloppe calorifuge. D'autres caractér-istiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en section droite d'un exemple de réalisation d'un appareil selon l'invention, de forme tubulaire t - la figure 2 en est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en section droite d'un exemple de réalisation d'un appareil selon l'invention, de forme circulaire aplatie ; - la figure 4 en est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Dans la forme de réalisation représentée aux figures 1 et 2, un chauffe-eau magnétique tubulaire selon l'invention comprend, depuis le centre vers l'extérieur, un arbre ou axe moteur 1, calé sur cet arbre un rotor multipolaire 2 à aimants permanents 3, un stator cylindrique 4 en acier doux, un circuit de circulation de fluide caloporteur 5 entourant le stator et une enveloppe calorifuge 6 entourant le circuit 5 et l'ensemble de l'appareil, en laissant un passage pour l'arbre moteur. Le rotor 2 est prévu pour produire le champ magnétique faisant apparaître dans la masse statorique les courants induits de Foucault. L'échauffement de la masse statorique qui en résulte est alors mis à profit pour chauffer le fluide caloporteur qui circule dans le circuit 5. Les pertes par hystérésis contribuent à l'échauffement de la masse statorique et donc à celle du circuit 5. Le circuit 5 peut, avantageusement, à l'aide d'un échangeur, transmettre la chaleur récupérée à un réservoir de stockage relié à une arrivée d'eau de ville et alimentant un circuit d'au chaude sanitaire et/ou un circuit de chauffage à radiateurs (non représenté). L'arbre 1 peut être mû, par exemple, par une hélice d'éolienne ou par une toute autre source d'énergie comme une énergie hydraulique à turbine ou à roue à aubes. Dans la variante de réalisation d'un appareil selon l'invention, de forme générale circulaire aplatie, représentée aux figures 3 et 4, le rotor 2A est constitué par une culasse en forme de disque calé sur l'arbre moteur 1 et porant des aimants permanents 3A sur l'une de ses faces. En vis-à-vis de la culasse rotorique est disposé une masse statorique 4A également en forme de disque et communiquant son échauffement, obtenu par pertes par courants de Foucault et par pertes par hystérésis, à un circuit de circulation de fluide caloporteur 5A. L'appareil, selon cette variante, est entouré par une enveloppe en deux parties constituée d'un boitier calorifuge 6A et par un couvercle semi-calorifuge 6B. Le boîtier 6A reçoit l'ensemble constitué par la culasse rotorique 2A, la masse statorique 4A et le circuit 5A, en laissant un passage pour l'axe moteur 1, et le couvercle 6B se referme sur cet ensemble. Ce couvercle 6B, semicalorifuge, peut être soumis sur sa face externe au rayonnement solaire ce qui constitue pour le chaufe-eau un apport supplémentaire de calories. Le circuit 5A, dans cette variante, est constitué par un enroulement à plat de serpentin alors que dans la forme de réalisation des figures 1 et 2, le circuit 5 est constitué par un enroulement en hélice de serpentin, autour du stator cylindrique 4. I1 est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans, pour autant, sortir du cadre de ladite invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de production de chaleur à partir d'une énergie mécanique, applicable notamment à la fourniture d'eau chaude sanitaire et/ou d'eau chaude pour installations de chauffage, caractérisé en ce qu'il consiste à transformer directement l'énergie mécanique considérée en chaleur, en tirant profit des pertes par courants de Foucault et des pertes par hystérésis engendrées dans une pièce chauffante (4-4A), du fait d'un mouvement relatif imposé entre ladite pièce chauffante et un champ magnétique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre une pièce chauffante fixe (4-4A) à un champ magnétique variable. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le champ magnétique est produit par aimant permanent (3-3A). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le champ magnétique est produit par courant électrique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'énergie mécanique transformée directement en chaleur est l'énergie éolienne. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'énergie mécanique transformée directement en chaleur est l'énergie hydraulique. 7. Appareil de production de chaleur mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce chauffante statorique (4-4A) une pièce rotorique (2-2A) engendrant un champ magnétique et un capteur de chaleur (5). 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur de chaleur est un circuit (5) de circulation de fluide caloporteur susceptible de transmettre la chaleur récupérée à une installation d'eau chaude sanitaire et/ou de chauffage à radiateurs. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la pièce chauffante statorique est un cylindre (4) la pièce rotorique (2) est comprise dans ledit cylindre et le circuit à fluide caloporteur (5) est un serpentin enroulé en hélice autour de la pièce chauffante cylindrique, la disposition générale de l'appareil étant tubulaire. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une enveloppe calorifuge (6) entoure l'ensemble de l'appareil. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la pièce chauffante statorique est un disque (4A) la pièce rotorique est également un disque (2A) et le circuit à fluide caloporteur est un serpentin (5A) enroulé à plat, la disposition générale de l'appareil étant circulaire aplatie. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il est entouré dans une enveloppe (6A-6B) dont une partie (6B) est semi-calorifuge et soumise, à l'extérieur, au rayonnement solaire, d'où un apport supplémentaire de calories pour le circuit à fluide caloporteur.