Brevet FR2553870A1 — publié le 19850426

CHAUDIERE A COMPRESSEUR La présente invention a trait à une chaudière à compresseur et plus précisément à un dispositif de fourniture d'un fluide chaud, en particulier de l'eau, par génération de cha- leur à partir dun compresseur d'air. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de conception simple et robuste susceptible de fournir des ca bries à un liquide quelconque destiné à divers usages possi- bles, de manière économique. A cet effet, l'invention a pour objet une chaudière à compresseur caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un compresseur à gaz entraîné par des moyens moteurs appropriés et comprimant un gaz à l'intérieur d'un circuit étanche en boucle fermée dont une partie est conformée en échangeur de chaleur plongé dans un liquide à chauffer, des moyens étant prévus pour arrêter le compresseur lorsque la pression du gaz à I'intérieur-de ladite boucle fermée atteint un seuil prédéterminé ou lorsque la température dudit liquide à chauffer atteint un seuil prédéterminé. Un tel dispositif qui met en application le principe bien connu de l'élévation substantielle de la température d'un fluide compressible, tel que l'air notamment, soumis à une rapide et forte compression, est extrêmement robuste, d'entretien quasi-nul et remarquablement économique du fait de la très faible puissance nécessaire pour entrainer le compresseur dont le fonctionnement est de surcroît intermittent. Ce dispositif est, entre autres applications possibles, tout particulièrement interessant pour la production d'eau chaude sanitaires le gaz utilisé par le compresseur etant tout simplement de l'air. D'autres caractristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre diun mode de réalisation du dispositif selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 représente une vue en coupe verticale d'une chaudière à compresseur selon l'invention, - Figure 2 représente-une coupe transversale torizontale du dispositif de la figure 1, et - Figure 3 représente une vue de droite partielle du dis positif de la figure 1 monté dans une armoire isolante. Le dispositif représenté sur les dessins comporte un compresseur à air 1 entrainé par un système à poulies et courroie par un moteur électrique 2. Le compresseur 1 comprime de l'air enfermé dans un circuit étanche en boucle fermée constitué par exemple par un tube en cuivre 3. Ce circuit 3 relié à la chambre de compression du compresseur 1 forme une hélice immergée par exemple dans une masse d'eau 4 enfermée dans une enceinte étanche 5 munie d'une arrivée 6 d'eau à chauffer et d'une sortie 7 d'eau chaude. Le compresseur 1 est disposé à l'intérieur de l'enceinte 5 laquelle est extérieurement calorifugée en 5a. La partie en hélice du tube 3 forme un échangeur de chaleur et est fixée latéralement sur deux montants verticaux 8 disposés dans l'enceinte 5. Dans le tube 3, côté amont, est interposée une soupape pe 9 de décompression munie d'un clapet anti-retour, faisant office de soupape de sécurité et reliée par un conduit 10 à un manocontacteur 11 commandant le moteur 2 (figure 3). Une soupape 12 de mise à l'atmosphère, tarée à 65 bars par exemple, est branchée sur le tube 3, cependant que la pression de l'eau 4 dans l'enceinte 5 est limitée par une soupape de sécurité 13 tarée par exemple à 3 bars. Le compresseur 1 (par exemple à piston) est lubrifié par de l'huile introduite par un conduit approprié 14, la vidange s'effectuant par un autre conduit 15. L'ensemble enceinte 5 - moteur 2 est enfermé dans une armoire 16 équipée des organes de commande et de-contrôle nécessaires, à savoir : un bouton 17 de marche-arrêt du moteur 2, avec voyant lumineux 18, une sonde 19 de niveau d'huile reliée par fils 19a au compresseur 1, avec voyant lumineux 20, un thermomètre 21 de température de l'eau 4 et un aquastat 22 de régulation de la température de cette eau 4. Les organes 17, 21 et 22 sont bien entendu reliés au contacteur de commande de marche-arrêt du moteur 2. L'armoire isolante 16 qui entoure complètement ledit ensemble enceinte 5 - moteur 2 repose sur le sol avec interposition de plaques de matériaux antivibratiles 23. Le fonctionnement du dispositif représenté et décrit ci-dessus est le suivant. Le compresseur 1 comprime l'air contenu dans le circuit fermé de la boucle 3, lequel air s'échauffe aussitôt puisqu'il n'y a ni échappement ni admission d'air neuf. Cet air ainsi comprimé atteint une pression importante et donc dégage une forte chaleur qui est communiquoepar le serpentin 3 à l'eau 4. La rotation du compresseur 1 qui a un très faible débit (par exemple 14 m3/h) est assurée par le moteur électrique 2 dont la puissance est très faible (par exemple 0,75cv). L'eau 4 s'échauffe rapidement et-sa température est par exemple régulée à 800C. Cette eau chaude peut être dirigée vers un ballon de production d'eau chaude sanitaire, un circuit radiateur de chauffage central, etc... suivant le principe des chaudières à eau. L'eau 4 est recyclée dans l'enceinte 5 ou non. Le manocontacteur 11 est réglé à environ 50 bars par exemple et la soupape de sécurité 9 veille aux défaillances possibles du manocontacteur 11 ou autre, qui pourrait provoquer une surpression. Le tube de cuivre 3 est éprouvé à 100 bars et ne risque donc pas d'éclater, toute surpression de l'air étant évacuée à l'atmosphère par la soupape tarée 13. La puissance de la chaudière à compresseur est modulable en fonction des besoins. Les différentes puissances sont obtenues en modifiant la longueur du serpentin 3, le debit du compresseur 1 et la puissance du moteur 2. L'air dans le circuit fermé 3 peut être remplacé par un gaz quelconque. De même, l'eau 4 peut être remplacée par un liquide quelconque à chauffer. Le dispositif de l'invention peut être utilisé pour chauffer des locaux mobiles ou non, d'habitation ou à usage industriel, commercial, agricole; pour produire de l'eau chaude sanitaire; pour chauffer des liquides dans l'industrie agroalimentaire ou non. Ce dispositif est remarquablement économe du fait de la faible puissance consommée par le groupe moto-compresseur et de son fonctionnement intermittent automatique déclenché uniquement lorsque le besoin s'en fait sentir et dans des limites de température préaffichées réglables à volonté. Enfin, l'entretien du dispositif est quasi nul et se limite pratiquement au seul maintien du niveau d'huile du compresseur au dessus du minimum nécessaire. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes notamment en ce qui concerne la structure et l'agencement des moyens assurant la compression du gaz générateur de chaleur, des moyens d'entratne- ment ou d'actionnement de ces derniers, ou encore la forme et la disposition de l'échangeur de chaleur formé par la boucle en circuit fermé du gaz comprimé. REVENDiCATONS 1. Chaudière à compresseur caractérisée en ce qutel- le est constituée d'un compresseur à gaz (1) entraîné par des moyens moteurs appropriés (2) et comprimant un gaz à l'intë- rieur d'un circuit étanche en boucle fermée (3) dont une partie est conformée en échangeur de chaleur plongé dans un liquide à chauffer (4), des moyens étant prévus pour arrêter le com- presseur (1) lorsaue la pression du gaz à l'intérieur d la-. dite boucle fermée (3) atteint un seuil prédéterminé ou lorsque la température dudit liquide à chauffer (4) atteint un seuil prédétermine-. 2. Chaudière suivant la revendication 1 caractérisée en ce que ledit surcuit étanche en boucle fermé est une hélice ou serpentin (3) immergée dans la masse (4) du liquide à chauffer elle-même contenue dans une enceinte calorifugée ger- mée étanche (5), munie d'une arrivée (6) d'introduqtion de liquide à chauffer et d'une arrivée (7) d'extraction du liquide chaud. 3. Chaudière suivant la revendication 2 caractéri- sée en ce que l'ensemble du compresseur (1) est monté à l'in térieur de ladite enceinte (5). 4. Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 3 earacterisée en ce que ledit circuit en boucle fermé (3) est muni d'un clapet anti-retour et d'une soupape de décompression (9) reliée à un manocontacteur (11) de commande du moteur (2) d'entraînement du compresseur. 5. Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que ledit circuit en boucle fermé (3) est muni d'une soupape tarée (13) de mise à l'atmosphère en cas de surpession.