Brevet FR2503333A1 — publié le 19821008

PROCEDE ET APPAREIL DE PRODUCTION DE CHALEUR. La présente invention concerne un procédé et un appareil de produc- tion de chaleur, utilisant l'effet de production de chaleur lors de la réduction de la pression d'air dans une chambre à un niveau d'équilibre. D'une manière classique, des sources de chaleur à usages ménager et industriel sont constituées par des appareils de chauffage à huile, à gaz, à courant électrique ou équivalents qui sont chacun employés pour leur fonction respective. Un inconvénient commun à tous ces appareils consiste en ce qu'ils consomment de grandes quantités d'énergie dans une période o le coût de l'énergie devient de plus en plus élevé. En particulier, l'inconvénient des appareils de chauffage électrique consiste en ce que leur rendement thermique est faible et la consommation de courant est forte et coûteuse. En outre, la combustion d'huile, charbon ou combustible équivalent, outre qu'elle est coûteuse, produit également une pollution de l'atmosphère. La présente invention est un perfectionnement à la demande de brevet français No. 80-23685, déposée le 6 Novembre 1980, correspondant aux demandes de brevets japonais Nos. 80-94630, 80-94631, 80-132065 et -132066. La présente invention concerne un procédé et un appareil de production de chaleur utilisant la chaleur produite par frottement de l'air qui n'est habituellement pas exploitée utilement. En outre, l'invention concerne un appareil constituant une source de chaleur, et le procédé correspondant, o une matière capable d'accumuler de l'énergie thermique est incorporée à une chambre de l'appareil, la chambre proprement dite pouvant être utilisée comme une source de chaleur. Egalement, l'invention concerne un appareil de production de chaleur, et le procédé correspondant, permettant de réduire la consommation d'énergie d'un fort degré. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de l'appareil de production de chaleur selon l'invention. La Figure 2.est une vue en coupe d'un second mode de réalisation de l'appareil de production de chaleur selon l'invention. La Figure 3 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation de l'appareil de production de chaleur selon l'invention. La Figure 4 est une vue de face d'un quatrième mode de réalisation de l'appareil de production de chaleur conforme à l'invention. On va maintenant décrire en référence à la Figure 1 un mode préféré de réalisation de l'invention. On a désigné par 1 une chambre fermée de section droite carrée qui est protégée par quatre parois extérieures 2. Les parois extérieures 2 ont une structure résistant à la chaleur et formant une isolation ther- mique. On a désigné par 3 un matériau d'accumulation de chaleur de forme préférée qui peut être placé dans la chambre 1 lorsque la nécessité s'en fait sentir. Il est prévu une ouverture d'aspiration 4 qui est ménagée dans une paroi préférée de la chambre 1. L'ouverture d'aspiration 4 est en communication avec une sortie d'air 4a. Dans l'ouverture d'aspiration 4, est prévu un dispositif de production de chaleur par frottement d'air X comportant un mécanisme tournant a. Le dispositif de production de chaleur par frottement d'air X agit de façon à réduire la pression d'air dans la chambre Jusqu'à un niveau d'équilibre. Le mécanisme tournant a est pourvu d'un ventilateur à hélice, d'un ventilateur de mine ou équivalent, comportant une pluralité de pales 6 qui sont entraînées en rota- tion par un moteur 5. Chaque pale 6 présente une certaine inclinaison de manière que de l'air se trouvant dans la chambre 1 puisse être aspiré et déchargé graduellement. Dans la zone de rotation du mécanisme a, se forme une zone A de production de chaleur par frottement d'air, o de l'air est échauffé par frottement. De préférence, le dispositif de production de chaleur par frottement d'air X est monté plus vers l'inté- rieur de la paroi 2 de la chambre 1 pour éviter des fuites de chaleur. On a désigné par 7 un carter cylindrique destiné à supporter le moteur 5. Ce carter cylindrique,7 est pourvu d'un passage de décharge d'air 8 et supporte le moteur 5 par l'intermédiaire de quatre barres portantes 9. En outre, en protégeant le passage de décharge d'air 8 par une plaque de blindage si nécessaire, il est possible d'éviter un rayonnement de la chaleur de la chambre 1. La chambre 1 est pourvue, dans une de ses parois latérales, d'au moins une ouverture 10 pouvant être reliée à un tuyau d'évacuation de l'air chauffé qui est engendré dans la chambre 1. Cette ouverture peut être ouverte ou fermée si nécessaire. En outre, le moteur 5 peut être enclenché ou arrêté manuellement ou automatiquement en fonction du réglage de température de la chambre 1 mais sa structure n'a pas été mise en évidence sur la Fig. 1. Facultativement, on peut prévoir un dispositif de commande de tempéra- ture ou bien un autre dispositif de commande électrique. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil de produc- tion de chaleur correspondantau premier mode de réalisation de l'invention. Quand le moteur 5 est excité, les palettes 6 sont entraînées en rotation. Le dispositif de génération de chaleur par frottement d'air X est alors actionné. La pression d'air régnant dans la chambre 1 est gra- duellement réduite puisque de l'air se trouvant dans ladite chambre est aspiré et déchargé à l'extérieur de la chambre 1 par rotation des palettes 6. La différence entre la pression d'air réduite régnant dans la chambre 1 et une pression d'air normale régnant à l'extérieur augmente graduellement mais, au bout d'un court intervalle de temps, l'écart entre lesdites pressions est maintenu à un niveau d'équilibre. La différence entre les pressions d'air est définie par une force d'aspiration du mécanisme tournant a et par l'intervalle entre l'ouverture d'aspiration 4 et les pales tournantes 6, mais la différence entre la pression d'air réduite régnant dans lachambre 1 et la pression d'air normale régnant à l'extérieur est maintenue à un niveau d'équilibre tant que les pales 6 sont entraînées en rotation continue. Lors d'une réduction du niveau d'équilibre de la pression d'air, un phénomène de retenue d'air est engendré dans la région de productionde chaleur par frottement d'air A o les pales 6 sont entraînées en rotation. Puisque les pales 6 tournent de façon continue à grande vitesse dans cette région A, de la chaleur est engendrée par frottement d'air et la température de ce dernier augmente graduellement. A mesure que la tempé- rature régnant à l'intérieur de la chambre 1 est augmentée, de l'énergie thermique est graduellement accumulée dans la matière 3 placée dans la chambre 1. Lorsque la température désirée est atteinte, l'intérieur de la chambre 1 devient une source de chaleur lorsqu'on arrête le moteur 5 et lorsqu'on ferme le passage de décharge d'air 8 du carter cylindrique 7. En conséquence, si on introduit des articles dans la chambre 1, on assure leur traitement thermique. En outre, deux tuyaux peuvent être reliés à des ouvertures respectives 10 par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur (non représenté), de façon que l'air chauffé puisse être amené jusqu'à un endroit désiré par l'intermédiaire desdits tuyaux. En consé- quence, ledit endroit peut être chauffé de façon continue. Lorsque la température du volume intérieur de la chambre diminue à une valeur inférieure à la température sélectionnée, le moteur 5 peut être à nouveau excité par un dispositif de commande tel qu'un thermostat, ce qu i produit de la chaleur par frottement d'air et une augmen- tation de la température. On va maintenant décrire l'exemple de réalisation représenté sur la Figure 2. Sur cette Figure 2, la région de production de chaleur par frottement d'air A est placée plus vers l'intérieur de la paroi 2 de la chambre 1 pour éviter une fuite de chaleur. En outre, un ventilateur Il servant à refroidir moteur 5 est fixé sur l'arbre tournant de ce moteur. Egalement, pour refroidir le moteur 5, on peut facultativement l'alimenter en air extérieur ou en eau de refroidissement. Dans cet exemple, un dispositif de commande 12 est relié à la chambre 1 et comprend un interrupteur 13, une minuterie 14, un appareil de mesure, un appareil de réglage/indication de température 16, etc. On a désigné par 17 un câblage qui assure la liaison des éléments précités avec le moteur 5 et avec un détecteur 18, par exemple un capteur de tem- pérature, un capteur de pression ou un élément semblable. En outre, pour assurer plus efficacement la production de chaleur, on peut facultativement installer une source de chaleur (non représentée) telle qu'un appareil de chauffage électrique, un brûleur à gaz ou un appareil semblable. Cependant, une telle source de chaleur est utilisée seulement en vue de fournir additionnellement de la chaleur. Quand la température de la chambre 1 a atteint le niveau désiré, le fonctionnement de l'appareil de chauffage additionnel est automatiquement arrêté. Bien que, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus et repré- sentés sur les figures, la section droite de la chambre ait une forme rec- tangulaire, il est à noter que cette forme ne constitue pas une caracté- ristique de la présente invention. On peut par exemple utiliser d'autres formes, telles qu'une forme cylindri- que, etc. En outre, si un utilisateur désire augmenter la capacité de la chambre, il peut installer dans celle-ci deux ou plusieurs dispositifs de production de chaleur par frottement d'air dans lesquels de la chaleur est engendrée par frottement d'air à l'aide d'un mécanisme tournant a. Egalement, lorsque la chambre a une forme cubique, il est possible de donner à chaque coin de ladite chambre une incurvation en vue de réduire la résistance à l'écoulement d'air. En outre, bien que la chambre 1 ait une structure possédant une résistance à la chaleur dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, il est à noter qu'elle peut être formée d'un métal thermiquement conducteur. Dans ce cas, la chambre proprement dite peut devenir une source de chaleur susceptible de rayonner de la chaleur. La Figure 3 représente un autre mode de réalisation de l'appareil de production de chaleur conforme à l'invention, o un tube 19 est enroulé en hélice et contient un agent thermique approprié. Cet agent thermi- que placé dans le tube 19, monté à l'intérieur de la chambre 1, peut être mis en circulation avec l'extérieur. Le principe et le processus de production de chaleur intervenant dans ce mode de réalisation sont les mêmes que ceux décrits dans les modes deréalisation précedents. La Figure 4 représente encore un autre mode de réalisation de l'ap- pareil de Production de chaleur conforme à l'invention. Si nécessaire, il est possible de disposer deux portes 20 pouvant être ouvertes et fermées sur une paroi frontale de la chambre 1 et de monter dans celle-ci une pluralité de plateaux perforés 21 servant à la mise en place d'articles à chauffer ou à sécher. On peut disposer un silencieux dans la sortie d'air 4a. En conséquence, la chaleur engendrée par frottement d'air est accu- mulée dans la chambre et, si nécessaire, cette chaleur peut être accumulée sous la forme d'une énergie thermique dans l'agent thermique. En conséquence, la capacité thermique de la chambre peut être augmentée fortement entre dix et plusieurs centaines de fois par suite de l'accumulation de chaleur. Conformément à un aspect de la présente invention, l'énergie thermique accumulée dans la chambre peut être utilisée dans différentes applications, par exemple, pour une incinération, un chauffage, un séchage, etc., en utilisant directement la chambre proprement dite ou bien en évacuant l'énergie thermique de ladite chambre. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les appli- cations envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS. 1.- Appareil de production de chaleur dans un chambre à pression d'air réduite, ladite chambre comprtant une sortie d'airs appareil caractérisé en ce qu'il comprend: - une ouverture d'aspiration d'air (4) placée dans ladite sortie d'air (4a) de ladite chambre (1); - un mécanisme tournant (a) monté dans ladite ouverture d'aspiration d'air (4) et agissant pour réduire la pression d'air dans ladite chambre jusqu'à un niveau réduit d'équilibre par aspiration forcée de l'air contenu dans ladite chambre et par décharge de cet air à l'extérieur de ladite chambre hermétiquement fermée; - des moyens de production de chaleur par frottement d'air (X) placé dans une zone de rotation dudit mécanisme tournant,ceS moyens de production de chaleur par frottement d'air agissant de manière à ajouter de la chaleur à l'air subsistant dans ladite chambre; et - desmoyens pour maintenir ladite pression d'air régnant dans ladite chambre audit niveau réduit d'équilibre de façon que l'air restant à l'in- térieur de la chambre soit chauffé par la chaleur engendrée par frottement d'air à ladite pression réduite d'équilibre. 2.- Appareil de production de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un matériau d'accumulation de chaleur (3) placée dans ladite chambre (1). 3.- Appareil de production de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite chambre comprend au moins un moyen de production de chaleur par frottement d'air (X), contenant ledit mécanisme tournant (a). 4.- Appareil de production de chaleur selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite chambre (1) est pourvue, dans une de ses parois latérales (2), d'au moins une ouverture pouvant être reliée à un tuyau (10) d'évacuation de l'air chauffé engendré dans ladite chambre. 5.- Appareil de production de chaleur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'un conduit enroulé en hélice (19) est monté dans ladite chambre, un agent thermique emmagasiné dans ledit conduit enroulé en hélice circulant avec l'extérieur. 6.- Procédé de production de chaleur dans une chambre à une pression d'air réduite, ladite chambre comportant une sortie d'air, procédé caractérisé en ce que: - on assure une aspiration forcée de l'air se trouvant dans ladite chambre à l'aide d'un mécanisme tournant placé dans ladite sortie d'air; - on assure la décharge forcée de l'air aspiré à l'extérieur de ladite chambre en faisant tourner ledit mécanisme tournant jusqu'à ce que la pression d'air régnant dans ladite chambre soit réduite à un niveau d'équilibre; - on maintient une différence entre la pression d'air réduite régnant dans ladite chambre et la pression d'air régnant à l'extérieur de la chambre audit niveau d'équilibre; et - on engendre de la chaleur par frottement d'air en assurant une rotation continue dudit mécanisme tournant, et on permet à une partie substantielle de ladite chaleur engendrée par frottement d'air de rester à l'intérieur de ladite chambre afin que l'intérieur de la chambre soit chauffé par la chaleur engendrée par frottement d'air à ladite pression d'air réduite.