Brevet FR2603095A1 — publié le 19880226

Dispositif de production de chaleur La présente invention concerne les dispositifs de production de chaleur, et plus particulièrement les dispositifs qui permettent de fournir de l'énergie calorifique pour le chauffage de locaux tels que, par exemple, les locaux d'habitation, ces dispositifs étant couramment dénommés "radiateurs". Pour chauffer des locaux, il existe de nombreux dispositifs qui utilisent toutes les énergies, fuel, charbon, bois, gaz, etc... et électricité. L'électricité est une énergie très pratique car ne nécessitant pas des manipulations importantes et salissantes de la part des utilisateurs. Par contre, il est bien évident qu'il faut convertir cette énergie électrique en énergie calorifique. Pour ce faire, on utilise différents convertisseurs, par exemple des résistances chauffantes qui ont un rendement relativement faible. Aussi, depuis quelque temps, on commence à utiliser des convertisseurs qui transforment l'énergie électrique en des ondes électromagnétiques d'une fréquence déterminée qui, elles-mêmes, échauffent des liquides comme de l'eau en provoquant la vibration de leurs molécules. Les liquides chauffent à leur tour des radiateurs qui transmettent les calories à l'air ambiant et chauffent ainsi les locaux. On s'est très vite aperçu que ce type de radiateurs pouvait donner de bons résultats, du fait que le rendement obtenu est, en général, supérieur à ceux des autres convertisseurs comme, par exemple, les résistances chauffantes. D'une façon générale, un tel type de radiateur comprend une enceinte étanche en un matériau bon conducteur thermique dans laquelle est disposé un liquide comme de l'eau. A cette enceinte, est associée une source d'ondes électromagnétiques de haute fréquence, de l'ordre de 2 400 mégahertz, comme, par exemple, un magnétron qui émet ces ondes vers le liquide qui est ainsi échauffé. Ce liquide chaud transmet des calories aux parois de l'enceinte qui chauffent ainsi l'air ambiant dans lequel est disposée l'enceinte, jusqu'à ce que l'air ait la température désirée. Le rendement d'un tel radiateur est affaibli par la relative mauvaise transmission des calories du liquide aux parois de l'enceinte. Pour améliorer cette transmission, il a été proposé de disposer, dans l'enceinte, des matériaux poreux ou spongieux comme des mousses ou tissus permettant de répartir le liquide par capillarité dans tout l'espace de l'enceinte, ce qui améliore les échanges thermiques entre ce liquide et la paroi de l'enceinte. En fait, une telle réalisation est difficile à mettre en oeuvre et relativement onéreuse. De plus, les tissus ou mousses utilisés ne permettent pas toujours une répartition homogène de la capillarité et donc un contact continu du liquide avec les parois de l'enceinte. Enfin, l'échauffement de ces matériaux entraine assez rapidement leur dégradation. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus et de réaliser un dispositif de production de chaleur au moyen de micro-ondes pour le chauffage des milieux ambiants de locaux, qui soit à la fois d'un bon rendement et d'une conception simple, du moins plus simple que celle de l'art antérieur, tout en étant moins onéreux. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif de production de chaleur comportant - une enceinte dont au moins une partie des parois latérales est en un matériau relativement bon conducteur thermique, ladite enceinte étant apte à contenir un liquide, et - une source d'ondes électromagnétiques apte à rayonner cesdites ondes dans au moins une partie de l'espace défini à l'intérieur de ladite enceinte, lesdites ondes étant aptes à échauffer ledit liquide en étant absorbées par ce dernier, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour pulvériser ledit liquide à l'intérieur de ladite enceinte, ledit liquide pulvérisé étant envoyé sur les parois en matériau bon conducteur thermique en traversant ledit espace soumis au rayonnement des ondes électromagnétiques émises par ladite source. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lequel les Figures 1 et 2 représentent respectivement en coupe et en perspective schématiques un même mode de réalisation d'un dispositif production de chaleur selon l'invention. Les deux Figures 1 et 2 représentant un même mode de réalisation d'un dispositif de production de chaleur, les mêmes références y désignent les mêmes éléments. Le mode de réalisation illustré comprend une enceinte étanche 1 de forme généralement parallélépipédique définissant un espace intérieur 2. Cette enceinte est avantageusement réalisée en un matériau bon ou relativement bon conducteur thermique, comme du cuivre, de l'aluminium, de la fonte, de l'acier inoxydable, etc... mais, de préférence, formant écran, et avantageusement réflecteur, aux ondes électromagnétiques comme celles de la catégorie des micro-ondes, à la différence, par exemple, du verre, de la matière plastique et de la porcelaine. Le fond 3 de l'enceinte est conformé en un récipient 4 apte à contenir un liquide comme, par exemple, de l'eau 5. A cette enceinte est associée une source 6 d'ondes électro magnétiques dont la fenêtre de sortie 7 de ces ondes est située dans l'enceinte 1, pour pouvoir rayonner dans au moins une partie 8 de l'espace 2 défini par l'enceinte 1. Avantageusement, cette source 6 est constituée d'un élément électronique comme un magnétron 9 émettant des micro-ondes de 2 450 mégahertz apte à être alimenté par son entrée 10 à partir d'une énergie électrique d'alimentation bien connue en elle-même et qui ne sera pas plus amplement décrite. La fenêtre 7 de sortie du rayonnement de la source 6 est protégée par un écran 11 transparent aux ondes électromagnétiques émises par cette source 6. Cet écran 11 peut être constitué, par exemple, par une cloche en verre associée à la paroi de l'enceinte 1 par un passage étanche 12 obtenu par un joint 13 en un matériau résistant bien à 1a chaleur. Selon une caractéristique structurelle importante, le dispositif comporte des moyens 20 pour pulvériser du liquide 5 contenu dans le récipient 4, de façon que les gouttes passent tout d'abord dans la partie 8 de l'espace 2 dans laquelle est apte à rayonner la source 6. Les gouttes se dirigent ensuite vers la surface intérieure 21 de l'enceinte 1, en l'occurrence les parties supérieures 22 des parois latérales verticales 23 et la paroi supérieure 24 et frappent cette surface intérieure 21, pour ensuite retomber dans le récipient 4 en ruisselant sur la surface 21. Dans un mode de réalisation avantageux, ces moyens de pulvéri sation 20 sont constitués par une pompe aspirante et refoulante 30. L'entrée 31 de la pompe 30 est reliée à une première conduite 32 dont l'entrée 33 est située dans le fond 34 du récipient 4 et qui traverse la paroi de fond 3 de l'enceinte 1, tandis que@la sortie 35 de cette pompe est reliée à l'intérieur 2 de l'enceinte 1 par une deuxième conduite 36 dont la sortie 37 comporte un gicleur 38 disposé pour que son cône d'éjection 39 soit sécant au maximum avec celui du rayonnement 8 de la source 6. De cette façon, un nombre maximum de gouttes de liquide pulvérisé peut être soumis au rayonnement 8, avant de frapper les parois intérieures 21 de l'enceinte. Bien entendu, l'ensemble des éléments comme la pompe 30, le corps du magnétron et son alimentation, éventuellement ses éléments périphériques de commande, son filtrage par capacités, ses moyens de refroidissement, etc... seront avantageusement disposés dans une enveloppe 50 contigüe à l'enceinte 1, dans le souci de minimiser l'encombrement et le prix de fabrication d'un tel dispositif. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante Le récipient 4 est rempli d'une certaine quantité d'eau, par exemple d'un litre ou de deux pour une enceinte d'un volume d'une dizaine de litres. La source 6 et la pompe 30 sont mises en marche simultanément. A la sortie du gicleur 38, il se produit une pulvéri sation de l'eau avec formation d'une multitude de gouttes qui traversent l'espace de rayonnement 8 de la source. Ces gouttes sont alors échauffées par le principe connu de la vibration moléculaire produite par les micro-ondes qui excitent les molécules à une fréquence donnée. Les gouttes sont en même temps projetées vers la paroi intérieure 21 de l'enceinte pour aller les frapper et retombent vers le récipient 4. En frappant cette paroi et en s'écoulant sur elle, les gouttes échangent avec elle leurs calories et chauffent ainsi l'enceinte 1. L'enceinte chauffe à son tour l'air ambiant dans lequel elle est-placée, comme le font tous les radiateurs de chauffage de locaux. On voit l'avantage d'un tel dispositif qui permet d'utiliser le principe de chauffage par micro-ondes en éliminant tous les éléments accessoires disposés à l'intérieur de l'enceinte utilisés dans l'art antérieur et qui limitaient la durée de vie de ces dispositifs, et en n'utilisant que des éléments sans haute technicité, ce qui simplifie grandement la maintenance. De plus, la pulvérisation de l'eau permet une action des micro-ondes sur les molécules d'eau plus rapide et totale, en même temps qu'une meilleure répartition de la chaleur, ce qui donne au dispositif un très bon rendement thermique. Bien entendu, un tel dispositif peut aussi comporter une unité électronique de commande 60 pour contrôler la mise en marche aussi bien de la pompe 30 que de la source 6 en fonction de différents paramètres qui peuvent être la température à l'intérieur de l'enceinte 1, la température de l'air ambiant dans lequel est disposée l'enceinte, les instants et périodicité de fonctionnement du dispositif, etc... Ainsi, le dispositif peut comporter une première sonde de température 61 disposée dans l'intérieur 2 de l'enceinte, en dehors du récipient 4 et de préférence en un point assez haut, dont la sortie 62 est reliée à une entrée de commande 63 de l'unité 60 qui analyse le signal obtenu à la sortie de la sonde 61 et commande l'arrêt du fonctionnement de la source 6 et de la pompe 30 quand la valeur de ce signal dépasse un seuil prédéterminé correspondant à une valeur de température à ne pas dépasser dans l'enceinte 1. Le dispositif peut aussi comporter une deuxième sonde 64 placée, elle, dans l'air ambiant, pour en mesurer la température et pouvoir la maintenir à la valeur voulue. En effet, l'unité de contrôle 60 permet, par un bouton de réglage 65, de pouvoir afficher la valeur sur laquelle doit être régulée la température de l'air ambiant. De même, l'unité de contrôle 60 peut comporter un programmateur interne associé à une horloge pour obtenir une commande cyclique du fonctionnement du dispositif, le programmateur étant réglé au moyen d'un deuxième bouton 66. Le dispositif peut, en plus, comporter des organes de sécurité comme, par exemple, une soupape de sécurité 70 pouvant s'ouvrir si la pression à l'intérieur de l'enceinte dépasse une certaine valeur à laquelle est tarée cette soupape avantageusement située au sommet de l'enceinte. Enfin, dans le but d'améliorer l'échange thermique entre les parois de l'enceinte et l'air ambiant, ces parois peuvent comporter, sur leur face externe, des parties en saillie radiantes comme des ailettes de radiation 80. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif de production de chaleur comportant - une enceinte (1) dont au moins une partie des parois latérales est en un matériau relativement bon conducteur thermique, ladite enceinte étant apte à contenir un liquide (5), et - une source (6) d'ondes électromagnétiques apte à rayonner cesdites ondes dans au moins une partie (8) de l'espace défini à l'intérieur (2) de ladite enceinte, lesdites ondes étant aptes à échauffer ledit liquide en étant absorbées par ce dernier, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comporte des moyens (20) pour pulvériser ledit liquide à l'intérieur de ladite enceinte, ledit liquide pulvérisé étant envoyé sur les parois (21) en matériau bon conducteur thermique en traversant ledit espace soumis au rayonnement des ondes électro magnétiques émises par ladite source (6). 2. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE lesdits moyens pour pulvériser ledit liquide comporte un récipient (4) disposé dans ladite enceinte (1) et apte à contenir ledit liquide (5), un gicleur (38) disposé dans ladite enceinte, et une pompe aspirante-refoulante (30) dont l'entrée (32) et la sortie (35) sont respectivement reliées par des moyens de conduits (32, 36) audit récipient et audit gicleur. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit liquide est de l'eau. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ladite source d'ondes électromagnétiques est constituée par un magnétron (9) apte à émettre un rayonnement à 2 450 mégahertz, la fenêtre d'émission (7) dudit magnétron étant orientée vers ledit espace (8) à travers une paroi (11) transparente audit rayonnement. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comporte une unité de contrôle (60) de ladite source (6) d'ondes électromagnétiques et/ou desdits moyens (20) de pulvérisation. 6. Dispositif selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comporte une première sonde de température (61) disposée a l'intérieur de ladite enceinte, ladite première sonde étant reliée à une première entrée de commande de ladite unité de contrôle (60). 7. Dispositif selon la revendication 5, CARACTÉRISE PAR LE FAIT QU'il comporte une deuxième sonde de température (64) disposée à l'extérieur de ladite enceinte, ladite deuxième sonde étant reliée à une deuxième entrée de commande de ladite unité de contrôle (60). 8. Dispositif selon la revendication 5, CARACTÉRISE PAR LE FAIT QUE ladite unité de contrôle comporte un programmateur interne et une horloge reliée audit programmateur. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, CARACTÉRISE PAR LE FAT QU'il comporte une soupape de sécurité (70) entre l'intérieur de ladite enceinte et l'extérieur. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, CARACTÉRISE PAR LE FAIT QU'il comporte des ailettes de radiation (80) disposées sur au moins une partie de la face externe des parois de ladite enceinte (1).