Brevet FR2531190A1 — publié le 19840203

La présente invention a pour objet, à titre de produit industriel nouveau, un dispositif de chaudière de chauffage central avec possibilité de production d'eau chaude, dont la source d'énergie consiste en ondes électro-magnétiques à haute fréquence (2450 Megahertz) émises par un magnétron alimenté par un courant électrique Dans les dispositifs connus à ce jour, l'énergie employée dans les chaudières de chauffage central sont d'originels différentes; (bois, soiure de bois, déchets, charbon, gaz fuel, huiles lourdes, électricité, résistamces, lampes ou autres, à accumulation ou non) Ces dispositifs ont pour priz- cipaux inconvénients d'être ou bien d'une manipulation désagréable ou pémible (bois, sciure, déchets, charbon) ou bien onéreux (gaz, électricité, fuel) ou bien encombrants posant des problèmes de stockage (bois, sciure, charbon, cuve à fuel ou huiles lourdes) voire même dangereux dans certains cas (gaz). Les micro-ondes, pour leur part, sont des ondes électro-ma- gnétiques à haute fréquence (2450 Megahertz) voisines de celles émises par les ondes les plus courtes de la radio ou des radars. Ces micro-ondes se propagent comme les autres ondes électro-magmétiques, elles traversent l'air et ne sont arrêtées que par le métal qui les réfléchit. Elles sont émises par un magnétron, alimenté par un courant électrique qui convertit l'énergie électrique en énergie électro-magnétique. Les micro-ondes émises par le magnétron provoquent un chan- gement d'orientation des moléomles d'eau, qui pivotent sur elles-même de 180 puis reviennent à leur position initiale et ceci 2 450 millions de fois par secomde. Ces changements d'orientation extrêmement rapides provoquent des frictions des molécules d'eau entre elles d'où, échauffement des mole cules et chaleur. Actuellement l'enceinte à micro-ondes est connue et appliquée dans l'industrie culinaire comme four de cuisson pour denrées alimentaires et est commercialisée également comme four domestique servant particulièrement à la décongelation, la cuisson ou le réchauffage de plats cuisinés. Les micro-ondes ayant pour particularité de provoquer une chauffe extrèmement rapide des liquides et de l'eau en particulier, ce procédé de chauffage sera selon le volume d'eau et la puissance du magnétron, de 40 à 75% plus écono- mique que dans tout autre procédé de chauffe, cela conduit donc à une économie substantielle du prix de revient du chauffage. La chaudière à micro-ondes présente également 1'a- vantage d'être compacte, d'une taille réduite, dan fonetion- nement simple, silencieux et particulièrement propre D'autre part elle peut s'adapter à toute installation de chauffage central classique sans avoir à y apporter de modification. Une forme d'exécution de-l'invention est décrite ci-après à titre indicatif et aullement limitatif en se référant aux dessins annexés. La figure I est une vue éclatée des divers éléments d'une chau- dière mixte. La figure 2 est une vue extérieure de la chaudière telle qu'el- le apparait à l'utilisateur. La figure 3 est une vue en coupe de l'intérieur de l'enceinte à micro-ondes avec sa porte et son serpentin, ainsi qu'une vue en coupe des sécurités métalliques à l'intérieur de l'en- ceinte et de la porte à l'endroit où sortent les tuyaux. La figure 4 est une perspective d'une des formes de réalisa- tion du serpentin gui comporte des cylindres d'eau stagnante traversés par le serpentin d'eau courante. La figure 5 est une coupe des cylindres d'eau stagnante, relies entre eux et au bac d'expansion, traversés par le serpentin d'eau courante. Le dispositif objet de l'invention comporte une enceinte à micro-ondes de type connu, constituée de cinq parois métal- liques, (I) d'un magnétron (s) d'un couloir guide-ondes (10) et d'un agitateur (II) pour la répartition des ondes qui se réfléchissent sur les parois de l'enceinte comme il est indi- qué sur la figure 3. A l'intérieur de cette enceinte un serpentin (2) constitue le corps de chauffe. I1 sert à véhiculer l'eau à l'intérieur de l'enceinte pour la chauffer pendant son passage.Il doit être nécessairement en matériau type pyrex, verre, P.V.C., plastique, porcelaine, faïence, ca outchouc, mais en aucun cas en métal; ce matériau doit cependant pouvoir supporter de hautes températures en permanence. Le diamètre du serpentin ainsi que sa longueur varient en fonction de la température et de la rapidité de chauffe souhaitées. Le serpentin peut, selon le type de chaudière choisi, être simple (un seul tuyau) dans le cas d'une production d'eau chaude destinée simplement an chauffage central, ou double (deux tuyaux jumelés ). Dans ce dernier cas, l'un des tuyaux du serpentin alimente l'eau chaude du chauffage central L'au- tre tuyau alimente soit directement les canalisations d'eau chaude, domestiques ou industrielles, soit la réserve d'un ballon d'eau chaude.Une des formes de réalisation du serpea- tin peut consister en un ensemble de cylindres reliés entre eux, contenant une réserve d'eau stagnante traversée par le serpentin d'eau courante du chauffage central ou de l'eau chaude0 Cette forme d'exa'cution a pour avantage d'améliorer le rendement calorique par conduction de la chaleur, en effet, quand la chaudière est en marchs,la réserve d'eau stagnante est chauffée en permanenee par les miero-ondes et atteint très rapidement le stade de l'ébullition.L'eau courante du ser- pentin est donc chauffée par deux sources différentes : d'une part par les micro-ondes, d'autre part par échange thermique entre le manchon d'eau stagnante et le serpentin d'eau cou- rante. Cette réserve d'eau stagnante doit être reliée à un bac d'expansion extérieur (37) assurant un niveau d'eau stagnante constant gracie à une vanne coupe-circuit d'eau exté- rieure à flotteur (36) et la décompression à l'air libre de la vapeur. Le serpentin doit être placé dans l'enceinte de telle façon que ses spires soient espacées entre elles d'au moins deux centimètres; elles ae doivent pas toucher les parois de l'enceinte et les spires du bas doivent se trouver à cinq centimètres minimum de la paroi du bas de l'enceinte pour faciliter la circulation des micro-ondes, et par ce fait don- ner un rendement maximum dans un minimum de temps Le rendement est d'autant meilleur que les masses à chauffer sont réparties en petits volumes sépares les uns des autres, les micro-ondes pouvant alors circuler facilement à l'intérieur de l'enceinte. Une porte (3) est fixée à la chaudière par des tiges filletées (34) et des boulons; elle est constituée comme l'enceinte de 5 épaisseurs de métal et elle'sert d'une part à contenir les divers organes qui serviront à programmer le fonctionnement de la chaudière et d'autre part à fermer l'enceinte, constituant ainsi une cage hermétique. De cette porte sortent les tuyaux (4,5) servant à l'alimentation en eau du chauffage central. Ces tuyaux ont la particularité de filtrer l'eau à l'intérieur même de la porte et de l'enceinte par les pastilles en toile métallique (12), interdisant toute fuite de micro-ondes en dehors de l'enceinte. Les tuyaux (6,) reliés au ballon d'eau chaude en (28,29) contiennent également des pastilles de séeu- rité métalliques (I2) interdisant la fuite des micro-ondes. (Tout tuyau sortant directement ou indirectement hors de l'enceinte doit être muni de ces mêmes pastilles de sécurité en toile métallique). La porte comprend: un accélérateur (I4) permettant la eireula- tion de l'eau dans l'installation relié avec un variateur de vitesse et son bouton de commande (ils) pour moduler avec précision le débit, un disjoncteur on fusible avec voyant lumineux (33) protégeant la chaudière en cas de court-circuit, un thermostat (I6) régulateur de la température de l'eau chaude du chauffage central avec manomètre (I7) et bouton de commande (I8) ,une commande de mise en marche de la chaudière avec vo- yant lumineux (I9), un inverseur avec voyant de contrôle (20) permettant de mettre en marche soit l'alimentation du chauffage central, soit l'alimentation d'eau chaude seulement ou l'ensemble des deux, une sécurité coupe-circuit en cas d'ouverture de la porte avec contact à languette,un coupe-circuit en cas de rupture de débit d'eau dans le serpentin et un manomètre de contrôle de la réserve d'eau chaude (21) en cas de chaudière mixte. En cas de chaudière mixte, il faut prévoir un ballon (8) contenu dans un casson isothermique (22). Ce ballon, réserve d'eau chaude, n'est d'ailleurs pas indispensable pour la production d'eau chaude domestique ou industrielle, car l'eau chaude peut être produite en continu simplement par le~serpentin lui-meme;; cependant la réserve d'eau chaude aura pour avantage d'être plus économique si on y adjoint un thermostat différentiel per mettant de ne pas mettre la chaudière en fonction tant qu'il n'y a pas plusieurs degrés de différence de température par rapport à la température programmée. Ce bloc - ballon com- porte donc une vanne (23) reliée à la canalisation d'eau courante par le tuyau (27) avec coupe circuit à flotteur permettant le remplissage toujours à niveau du ballon Un thermostat différentiel (34) de comtrôle de température de l'eau actionnant la sise en marche d'une pompe (25) dès que la consommation d'eau chaude a@ra fait baisser la température de l'eau d'un certain nombre de degrés, et un tuyau de sertie d'eau (26) desservant les appareils domestiques ou industriels. En cas de chaudière mixte, il est indispensable également d'adjoindre dans la porte une pompe de vidange alternative (30) avec sa réserve d'eau en deux parties (31,32), l'une (31) concerne l'eau du chauffage central, l'autre (32) concerne l'eau chaude domestique. Cette pompe a pour fonction de vider alternativement dans la réserve (32) la partie de serpentin concernant l'eau chaude domestique quand le chauffage central est en marche, ou inversement la partie du ser- pentin concernant l'eau chaude du chauffage central dans la réserve (31) quand l'eau chaude domestique est en fonctionnement.Simultanément la pompe altermative réinjecte dans la partie du serpentin concernant le chauffage central, l'eau contenue dans la réserve (31), ou l'eau contenue dans la ré- serve d'eau chaude domestique (32) avant la mise en route des micro-ondes et la mise en marche des accélérateurs (14) ou (25), ceci afin d'éviter toute surchauffe. Les divers éléments : accélérateurs (14,25), variateur de vitesse (15), thermostats(16,24), pompe de vidange alterna- tive (30), disjoncteur, coupe-circuit de sécurité, boutons de programmation et divers manomètres, étant déjà industrialisés, il n'est pas nécessaire d'en faire une plus ample désignation. ils sont indiqués au titre de mémoire comme éléments indis- pensables à la programmation et au fonctionnement de la chau- dière. il est bien entendu que la présente invention n'est pas li mitée au mode de réalisation décrit et représenta, qui cons titue seulement un exemple auquel de nombreuses modifications peuvent 8tre.apportées aans qu'on s'écarte de la présente in vention. Selon la puissance et la vitesse de chauffe désirées,il est possible de mettre en batterie plusieurs enceintes à microondes ou d'employer plusieurs magnétrons dans la même enceinte ou un magnétron de très forte puissance. Ceci peut être le cas dans des installations domestiques importantes ou des installations industrielles. On peut égalemedt envisager une enceinte pour le chauffage central et une autre distincte pour l'ean chaude , le tout ne formant qu'une chaudière mixte. Le dispositif, objet de l'invention peut être utilisé à usage industriel ou domestique dans tous les cas en remplacement d'une chaudière de chauffage central ou d'un chauffe eau dans une installation classique déjà existant, sans avoir à apporter de modification à l'installation, ou pour toute création de nouvelle installation de chauffage central ou de production d'eau chaude. REVENDICATIONS 1- Dispositif d'une chaudière de chauffage central à microondes alimentée par courant électrique, caractérisé par le fait de transformer une enceinte à micro-ondes (l) en chaudière de chauffage central avec ou sans production d'eau chaude par le moyen d'un serpentin inclus dans l'enceinte à micro-ondes qui est fermée hermétiquement par une porte contenant tous les appareils essentiels au fonctionnement. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chaudière comprend un serpentin ou corps de chauffe (2) permettant de véhiculer l'eau d'une installation, dans une enceinte à micro-ondes afin de la chauffer durant son passage dans l'enceinte. 3- Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le tait que le-serpentin ou corps de chauffe(2) ne peut être constitué que d'un matériau tel que pyrex, verre, P.V.C., plastique porcelaine, fafence, caoutchouc, mais en aucun cas en métal, étant précisé que Je matériau employé doit pouvoir supporter de hautes températures en permanence 4- Dispositif selon les revendications 1 et 2, oaractérisé par le fait qu'il faut prévoir un double serpentin en cas de production simultanée de chauffage central et d'eau chaude (chaudière mixte). 5- Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les spires du serpentin ou corps de chauffe (2) doivent eAtre espacées entre-elles de plusieurs centimètres pour faciliter la circulation des micro-ondes dans l'enceinte. Elles ne doivent en aucun cas toucher les parois de l'enceinte à micro-ondes et ne doivent se trouver qu'à au moins cinq centimètres du plancher de l'enceinte pour faciliter la circulation des micro-ondes. 6- Dispositif selon la revendication (.2) caractérisé par le fait que les spires du serpentin d'eau courante (2) sont enrobées dans des manchons d'eau chaude stagnante (35) reliés entre eux et à un ba d'expansion (36) à air libre assurant un niveau constant de l'eau stagnante et la décompression de la vapeur. 7- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à l'entrée et à la sortie de l'enceinte à microondes (1) liteau doit être filtrée par des pastilles de toile métallique (l2), afin d'éviter toute fuite de micro-ondes à l'extérieur de la chaudière; ces pastilles doivent varier en nombre selon la puissance du magnétron utilisé et elles sont soudées à la paroi intérieur des tuyaux métalliques contenus dans la porte ou dans les parois de l'enceinte. 8- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chaudière comprend une porte (3) boulonnée sur une enceinte classique à micro-ondes (1), cette porte contient les organes essentiels aux commandes de fonctionnement de la chaudière. Elle ferme l'enceinte hermétiquement afin d'éviter toute fuite de micro-ondes. 9- Dispositif selon les revendications 1,4 et 8 caractérisé par le fait qu'une pompe de vidange (30) avee ses réserves d'eau (31) et (32) est contenue dans la porte permettant de vider alternativement la partie du serpentin concernant l'eau chaude, quand le chauffage central est en marche, ou inversement la partie du serpentin concernant l'eau chaude du chauffage cen- tral, quand l'eau chaude domestique est en fonctionnement. IO- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la puissance de la chaudière peut varier selon que l'on emploie ensemble une, deux ou trois enceintes à microondes ou un, deux ou trois magnétrons de différentes puissauces.