Procédé pour l'accumulation et la transmission de la chaleur, et dispositif pour sa mise en #uvre. La. présente invention comprend un pro cédé pour l'accumulation et la transmission de la chaleur, caractérisé en ce qu'on utilise simultanément le changement .d'état solide- liquide à température constante d'un corps composé et le changement d'état liquide- gazeux d'un corps pur à haute température de vaporisation, le premier étant affecté à l'ac cumulation et le second,
qui s'effectue sous l'action de la chaleur latente constante entre tenue par le premier, étant affecté à la distri bution, aux points d'utilisation, de la cha leur accumulée.
L'invention comprend encore un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, carac- térisé en ce qu'il comporte au moins un bac renfermant le corps accumulateur chauffé par des résistances électriques et dans lequel sont disposés des.
tubes contenant le corps distri buteur et aboutissant à certains points d'uti lisation, les parois dudit bac accumulateur étant susceptibles d'être mises en contact, d'autre part, avec des réservoirs renfermant aussi de ce corps distributeur pour trans mettre à celui-ci, par conduction, une partie de la chaleur du bac et lui permettre à son tour de se vaporiser pour chauffer d'autres points d'utilisation.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispo sitif pour la mise en oeuvre du procédé que comprend l'invention, ce dispositif consistant en une cuisinière comportant des plaques de chauffage à basse température et un four.
La fig. 1 représente une coupe en éléva tion de cette cuisinière; La fig. 2 en est une vue de dessus; La fig. 3 montre une plaque de chauffage combinée avec un tube évaporateur; Les fig. 4 et 5 représentent un dispositif de réglage de la température -du four; Les fig. 6 et 7 montrent l'assemblage des tôles du four.
On sait que les réseaux de distribution et les consommateurs ont avantage à accumuler, sous forme de chaleur, aux heures de faible consommation, l'énergie électrique destinée aux usages domestiques et autres.
Les procédés préconisés dans ce but ont. consisté, le plus généralement, à accumuler les calories dégagées par des résistances élec triques de chauffage dans des corps accumu lateurs solides, liquides ou gazeux, avec ou sans transformation d'état, dans la limite des températures correspondant à la charge ou à la décharge.
Au moment de leur emploi, les calories ainsi emmagasinées sont transmises aux or ganes de chauffage, plaques, serpentins ou tout autre matériel ayant pour but de trans mettre ces calories à la masse dont on veut pratiquement élever la température: casse roles, fours, etc., par le corps accumulateur lui-même ou par tout autre agent distributeur travaillant en circuit fermé entre le corps ac cumulateur et les organes de chauffage, avec ou sans transformation d'état.
Ces procédés connus présentent un ou plu sieurs des inconvénients suivants: 10 Variation de la température des orga nes de chauffage en eouns d'utilisation. Cette variation est due: n) à l'abaissement de la température du corps accumulateur du fait de surfusion (uti lisation de la chaleur latente de fusion de corps minéraux) ou, plus généralement, du fait de la cession de calories au corps distri buteur ou directement aux organes de chauf fage;
h) à la variation de la température du corps distributeur évoluant en circuit fermé entre le corps accumulateur et les organes de chauffage.
Ces deux variations peuvent d'ailleurs s'ajouter lorsque l'appareil comprend corps distributeur et corps accumulateur.
20 Transformation résultant, aux tempé ratures d'utilisation, de l'instabilité (décom- position par oxydation) ou de la transforma- tion de composés secondaires (par exemple attaque des matériaux constituant le récipient contenant le corps envisagé), des agents accu- mulateurs et principalement distributeurs:
huile, huile de vaseline, glycérine, naphtaline, stéarine, soufre, mercure, etc. utilisés jusqu'à <B>ce</B> jour pour de telles applications domesti ques comme les cuisinières électriques à accu mulation, les chauffe-eau, les chaudrons cui- seurs, entraînant un renouvellement périodi que de ces corps.
30 Pression de l'ordre de 30 à 50 kg (em ploi de l'eau) faisant de l'appareil électro ménager un matériel fort dangereux.
40 Impossibilité de réaliser certains modes de cuisson qui exigent de saisir les aliments, <B>ce</B> qui est le cas pour les grillades ou gra tins pour la confection desquels les organes de chauffage doivent être à une température de l'ordre de 500 à 700 ou plus.
Or, lesdits procédés actuels ne permettent pas d'atteindre ces températures et les modes de cuisson précités ne sont plus alors réalisés que fort imparfaitement.
Le procédé que comprend l'invention obvie à tous ces inconvénients.
Dans une forme d'exécution préférée de ce procédé, le premier changement d'état à température constante consiste dans la fusion eutectique, ou la transformation eutectoïdique ou allotropique du corps composé constitué par un alliage métallique ou un mélange de sels minéraux.
Quant au changement d'état du corps pur, il est réalisé au moyen -d'un corps à haute température de vaporisation amené à se va poriser sous l'effet de la chaleur accumulée par le corps composé susdit et à transmettre cette chaleur aux organes d'utilisation en se condensant sur eux.
L'utilisation simultanée des chaleurs la tentes de fusion et de vaporisation permet d'obtenir: 10 une température sensiblement constante des organes de chauffage; 20 une meilleure transmission de chaleur en raison de l'augmentation des coefficients d'échange et de l'iuteneification de la circu- lation de vapeur du fait de la condensation de cette vapeur sur ou dans les organes de chauffage;
<B>30</B> un encombrement réduit du dispositif complet.
Une forme d'exécution du procédé permet aussi bien d'assurer les besoins à basse tem pérature (200 C à 500 C) que de réaliser des éléments "feu vif" dont la température est telle que ces éléments soient portés au rouge.
Dans le cas où on recherche des tempé ratures relativement basses, inférieures à <B>500'</B> C, .le corps accumulateur consistera de préférence en un alliage ternaire ou quater naire à base de zinc utilisé à son point de fusion eutectique.
On peut par exemple utiliser un alliage contenant en poids au moins<B>80%</B> de zinc avec de l'étain, de l'aluminium, du magné sium et dégageant, par fusion à 855 C, envi ron 30 petites calories par gramme (ou 30 grandes calories par kg).
La chaleur latente de fusion ou de trans- formation du corps accumulateur est trans mise aux organes de chauffage au moyen d'un fluide organique parfaitement stable, dont la pression n'excède pas 5 kg à une tem pérature telle que ce fluide se condense sur les organes d'utilisation.
On peut utiliser spécialement le diphényl (CBH@-C'HJ) employé seul ou en mélange avec l'oxyde de diphényl (CsH@-O-CsH"),. ses dérivés halogénés et, plus spécialement, chlorés.
Dans le cas des éléments feu vif, c'est-à- dire portés .à une température de 500 C à 800 C, on peut accumuler les calories par fusion eutectique ou transformation eutectoï- dique d'un alliage ou d'un mélange de sels minéraux comme les chlorures alcalins ou alcalino-terreux.
Au contact de ce bain accumulateur vient se vaporiser un fluide distributeur, de préfé rence minéral, et à haut point d'ébullition, comme le cadmium, dont la vapeur se con dense dans ou sur les organes d'utilisation. Dans ce cas, les plaques de chauffage sont avantageusement constituées par un tube enroulé en spirales et porté au rouge au cours du fonctionnement. L'élément feu vif du four pour grillades et gratins pourra de même être réalisé sous la forme d'un gril sur ou sous le quel pourront être disposés les aliments à griller.
Quand sont prévus simultanément des organes à haute et basse température, le bac accumulateur à haute température pour les éléments feu vif sera très avantageusement entouré par les bacs contenant les bains accu mulateurs pour les organes à plus basse tem pérature.
Ces derniers bains jouent le rôle de calori fuge par rapport au premier en recueillant la plus grande partie des calories perdues par celui-ci. Entre les divers bacs pourront d'ail leurs être disposées des couches calorifu- geantes d'épaisseurs telles que les bains à plus basse température restent constamment fondus sensiblement à leur température de fusion eutectique, quelle que soit la perte de calories du bain à plus haute température.
La forme d'exécution représentée du dis- positif que comprend l'invention est consti tuée par une cuisinière pourvue de plaques chauffantes à basse température et d'un four.
L'agent accumulateur, tel qu'un alliage à base de zinc, est placé dans une cuve 10 en fonte, au besoin enduite intérieurement d'tm vernis approprié.
Cet agent accumulateur est chauffé et fondu pendant les heures creuses de distribu tion, au moyen de résistances 11 disposées dans un tube de protection en fonte.
Dans le bac 10, et plongeant en partie dans le corps accumulateur, sont disposés des tubes vaporisateurs 12 solidaires de plaques chauffantes 13. Dans l'enceinte formée par ces tubes et les plaques chauffantes 13 est in troduit un fluide distributeur tel que diphé- nyl qui, au contact des parties chauffées par l'alliage accumulateur, se vaporise et vient se condenser sur les plaques de chauffage 13.
Le fluide distributeur condensé redescend et se vaporise à nouveau sur les parois du tube au contact du corps accumulateur pour recommencer le circuit précédent.
La condensation du fluide distributeur se produit d'une façon plus intense sur les par ties froides des organes d'utilisation, c'est-à- dire aux endroits où précisément est néces saire la libération plus grande de calories.
Du fait de cette condensation sur les parties froi des, et de la dépression qu'elle entraîne, la vapeur est aspirée vers la plaque de chauf fage, créant une circulation continue mainte nant constamment en température ces plaques de chauffage 13, les déperditions de calories étant évitées au moyen de chapeaux calorifu- geants 14 qui se rabattent sur les plaques lorsque celles-ci sont inutilisées.
L'ensemble formé par un tube vaporisa teur avec une plaque chauffante est repré senté en fig. 3.
La plaque proprement dite est formée par une partie horizontale 25 (fig. 3) avec la quelle viennent de fonderie ou par usinage, sertissage ou tout autre procédé, trois entre toises 26 disposées à 120 et destinées à ac croître la solidité de l'ensemble.
La plaque 25 et les entretoises 26 sont soudées sur une rondelle 27, soudée elle-même au tube vaporisateur 12.
Ion four 15, destiné à faire rôtis et gra tins, est chauffé par un fluide distributeur approprié, vaporisé au moyen dé calories em pruntées au bac accumulateur, qui vient se condenser entre deux tôles 16 et 17 distantes l'une de l'autre de quelques millimètres, la tôle 17 étant gaufrée par points et liée à la tôle 16 par soudure des gaufrages. La con densation de la vapeur est favorisée par le laminage entre les tôles 16 et 17 et par les gaufrages autour desquels cette vapeur aura tendance à se condenser. Dans une autre forme d'exécution, les deux tôles pourraient être gaufrées.
Ce laminage pourrait d'ailleurs être réa lisé suivant des procédés bien différents, par exemple: condensation de la vapeur entre deux parois planes distantes l'une de l'autre de quelques millimètres sans gaufrage; con- densation de la vapeur sur une tôle portant des rainures faisant tout le tour du four.
Il est à noter que cette condensation pour rait encore être accrue en introduisant la va peur dans la chambre de condensation par le moyen d'un col en venturi fonctionnant en détendeur.
Sur les fig. 6 et 7, on. voit, à titre d'exem ple, les deux tôles 16 et 17 du four, 17 étant la tôle gaufrée et 16 .la tôle intérieure.
L'espace entre les tôles 16 et 17 est en communication avec une cuve 18 dans la quelle s'effectue la vaporisation du liquide distributeur nécessaire au chauffage du four.
Cette cuve 18 est fixée sur une embase 19 venant de fonderie avec le bac accumula teur 10. Le nombre de calories soutirées au bac accumulateur 10 et transmises au fluide distributeur par cette embase 19 est juste suffisante (du fait des pertes) pour main tenir le liquide à une certaine température notablement inférieure à la température nor male d'utilisation du four.
Les calories supplémentaires nécessaires pour porter le fluide distributeur du four à la température d'utilisation sont soutirées au bac accumulateur 10 au moyen d'un organe régulateur 20 établissant une liaison métal lique entre le bac accumulateur et la cuve évaporatrioe 18.
La fig. 4 représente ce dispositif de ré glage 20.
Il est constitué par deux masses métal- liques 35 et 36 liées: 35 au bac accumula teur 10, 36 à la cuve évaporatrioe 18.
Entre ces deux masses peut venir s'interposer une masse métallique 20, en forme de cône, qui accroît la conductibilité thermique de l'en semble par substitution de métal à, l'air.
La commande du cône de la masse métal- lique' 20 est réalisée par un étrier 37, des l:iellettes 38 et 39 reliées à des écrous 40 et 41 se vissant sur des filetages à pas inverses réalisés .sur une tige de commande 42 (fig. 5).
L'ensemble des organes précédemment dé- crits est entouré d'une enveloppe Palorifu- geante consistant en deux couches 21 et 22. Entre ces deux couches est interposée une tôle 24 qui s'étend parallèlement aux faces latérales et au fond de la cuisinière.
Cette tôle conductrice a pour avantage d'uniformi- ser .la température et,de rendre sensiblement égale, de tous côtés, la -déperdition de calories.
Sur une ou plusieurs des faces latérales, la tôle 24 peut être remplacée par un bain- marie 23.
L'-épaisseur de la couche calorifugeante 22 est telle que, lorsque la température du bain- marie 23 atteint une certaine valeur, la déper dition de calories à travers cette couche est égale à l'apport de calories à travers la cou che entourant les organes à haute tempéra ture et permet de ce fait la limitation de la température de l'eau contenue dans le bain- marie.
Le dispositif représenté ne comporte, pour plus de clarté, qu'un seul bac accumulateur 40, mais il reste entendu que l'on peut pré voir certaines formes d'exécution comportant plusieurs bacs, notamment lorsque l'on désire avoir -des bacs de températures différentes.
Process for the accumulation and transmission of heat, and device for its implementation. The present invention comprises a method for the accumulation and transmission of heat, characterized in that the constant temperature solid-liquid state change of a compound body and the state change are used simultaneously. liquid-gas of a pure substance at high vaporization temperature, the first being assigned to the accumulation and the second,
which takes place under the action of the constant latent heat between held by the first, being assigned to the distribution, at the points of use, of the accumulated heat.
The invention also comprises a device for implementing this method, characterized in that it comprises at least one container enclosing the accumulator body heated by electrical resistors and in which are arranged.
tubes containing the distributor body and terminating at certain points of use, the walls of said accumulator tank being capable of being brought into contact, on the other hand, with reservoirs also containing this distributor body in order to transfer to it Here, by conduction, part of the heat from the tank and allow it in turn to vaporize to heat other points of use.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the device for carrying out the method which the invention comprises, this device consisting of a cooker comprising low temperature heating plates and an oven.
Fig. 1 shows a sectional elevation of this cooker; Fig. 2 is a top view; Fig. 3 shows a heating plate combined with an evaporator tube; Figs. 4 and 5 show a device for adjusting the temperature of the oven; Figs. 6 and 7 show the assembly of the oven sheets.
We know that distribution networks and consumers have an advantage in accumulating, in the form of heat, during low consumption hours, electrical energy intended for domestic and other uses.
The methods recommended for this purpose have. consisted, most generally, in accumulating the calories released by electrical heating resistors in solid, liquid or gaseous accumulating bodies, with or without state transformation, within the limits of the temperatures corresponding to the charge or discharge .
At the time of their use, the calories thus stored are transmitted to the heating elements, plates, coils or any other material intended to transmit these calories to the mass of which one practically wants to raise the temperature: breaker roles, ovens, etc. ., by the accumulator body itself or by any other distributing agent working in a closed circuit between the accumulator body and the heating members, with or without state transformation.
These known methods have one or more of the following drawbacks: Variation in the temperature of the heating elements in the course of use. This variation is due to: n) the lowering of the temperature of the accumulator body due to supercooling (use of the latent heat of fusion of mineral bodies) or, more generally, due to the transfer of calories to the distributor body or directly to the heating units;
h) the variation in the temperature of the distributor body moving in a closed circuit between the accumulator body and the heating members.
These two variations can moreover be added when the apparatus comprises distributor body and accumulator body.
Transformation resulting, at the temperatures of use, from the instability (decomposition by oxidation) or from the transformation of secondary compounds (for example attack of the materials constituting the container containing the body envisaged), of the accumulating agents. mulators and mainly distributors:
oil, petrolatum oil, glycerin, mothballs, stearin, sulfur, mercury, etc. used up to <B> this </B> day for such domestic applications such as battery-operated electric stoves, water heaters, cooking pots, resulting in periodical renewal of these bodies.
30 Pressure of the order of 30 to 50 kg (use of water) making the household appliance a very dangerous material.
40 Impossibility of carrying out certain cooking methods which require the food to be seared, <B> this </B> which is the case for grills or grains for the preparation of which the heating elements must be at a temperature of the order of from 500 to 700 or more.
However, said current methods do not allow these temperatures to be reached and the aforementioned cooking methods are then only carried out very imperfectly.
The method which the invention comprises obviates all these drawbacks.
In a preferred embodiment of this process, the first change of state at constant temperature consists in the eutectic melting, or the eutectoid or allotropic transformation of the compound consisting of a metal alloy or a mixture of inorganic salts.
As for the change of state of the pure body, it is achieved by means of a high temperature vaporization body brought to porize under the effect of the heat accumulated by the aforesaid compound body and to transmit this heat to the organs of use by condensing on them.
The simultaneous use of the heat, the melting and vaporization tents makes it possible to obtain: a substantially constant temperature of the heating elements; Better heat transmission due to the increase in the exchange coefficients and the iuteneification of the vapor circulation due to the condensation of this vapor on or in the heating elements;
<B> 30 </B> a small footprint of the complete device.
One embodiment of the process makes it possible both to meet low temperature requirements (200 ° C. to 500 ° C.) and to produce “high heat” elements, the temperature of which is such that these elements are brought to red.
In the event that relatively low temperatures are sought, below <B> 500 '</B> C, the accumulator body will preferably consist of a ternary or quater nary zinc-based alloy used at its eutectic melting point. .
One can for example use an alloy containing by weight at least <B> 80% </B> of zinc with tin, aluminum, magnesium and releasing, by melting at 855 C, about 30 small calories per gram (or 30 large calories per kg).
The latent heat of fusion or transformation of the accumulator body is transmitted to the heating elements by means of a perfectly stable organic fluid, the pressure of which does not exceed 5 kg at a temperature such that this fluid condenses over it. organs of use.
It is especially possible to use diphenyl (CBH @ -C'HJ) employed alone or in admixture with diphenyl oxide (CsH @ -O-CsH "), its halogenated and, more especially, chlorinated derivatives.
In the case of high heat elements, that is to say brought to a temperature of 500 C to 800 C, the calories can be accumulated by eutectic fusion or eutectoid transformation of an alloy or a mixture of mineral salts such as alkali or alkaline earth chlorides.
In contact with this accumulator bath, a dispensing fluid, preferably inorganic, and with a high boiling point, such as cadmium, vaporizes, the vapor of which becomes dense in or on the parts of use. In this case, the heating plates are advantageously constituted by a tube wound in spirals and heated to red during operation. The high heat element of the oven for grills and gratins can likewise be produced in the form of a grill on or under which the food to be grilled can be placed.
When high and low temperature units are provided simultaneously, the high temperature storage tank for the high heat elements will be very advantageously surrounded by the tanks containing the storage baths for the lower temperature parts.
These latter baths play the role of calorie fuge compared to the first by collecting most of the calories lost by the latter. Between the various tanks, heat-insulating layers of thicknesses such that the baths at lower temperature may remain constantly melted at substantially their eutectic melting point, regardless of the loss of calories from the bath at higher temperatures, may be placed between the various tanks. temperature.
The illustrated embodiment of the device comprising the invention consists of a cooker provided with low temperature hotplates and an oven.
The accumulating agent, such as a zinc-based alloy, is placed in a cast iron tank 10, if necessary coated internally with a suitable varnish.
This accumulating agent is heated and melted during off-peak distribution hours, by means of resistors 11 arranged in a protective cast iron tube.
In the tank 10, and partially immersed in the accumulator body, are arranged vaporizer tubes 12 integral with heating plates 13. In the chamber formed by these tubes and the heating plates 13 is introduced a dispensing fluid such as diphenyl. which, in contact with the parts heated by the accumulator alloy, vaporizes and condenses on the heating plates 13.
The condensed dispensing fluid descends and vaporizes again on the walls of the tube in contact with the accumulator body to start the previous circuit again.
The condensation of the dispensing fluid occurs in a more intense way on the cold parts of the parts of use, that is to say in the places where precisely the greater release of calories is required.
Due to this condensation on the cold parts, and the depression that it causes, the steam is sucked towards the heating plate, creating a continuous circulation which constantly maintains these heating plates 13, the losses of calories. being avoided by means of heat-insulating caps 14 which fold over the plates when the latter are not in use.
The assembly formed by a vaporizer tube with a heating plate is shown in fig. 3.
The plate itself is formed by a horizontal part 25 (fig. 3) with which come from foundry or by machining, crimping or any other process, three between rods 26 arranged at 120 and intended to increase the strength of the whole. .
The plate 25 and the spacers 26 are welded to a washer 27, itself welded to the vaporizer tube 12.
Ion oven 15, intended for roasts and grains, is heated by an appropriate distributor fluid, vaporized by means of calories borrowed from the accumulator tank, which condenses between two plates 16 and 17 distant from each other of a few millimeters, the sheet 17 being embossed at points and linked to the sheet 16 by welding embossings. The condensation of the vapor is favored by the rolling between the sheets 16 and 17 and by the embossing around which this vapor will tend to condense. In another embodiment, the two sheets could be embossed.
This lamination could moreover be carried out according to very different methods, for example: condensation of the steam between two flat walls spaced from each other by a few millimeters without embossing; condensation of the steam on a sheet bearing grooves all around the oven.
It should be noted that this condensation could be further increased by introducing the vapor into the condensation chamber by means of a venturi neck operating as a regulator.
In fig. 6 and 7, on. see, by way of example, the two sheets 16 and 17 of the furnace, 17 being the embossed sheet and 16. the inner sheet.
The space between the sheets 16 and 17 is in communication with a tank 18 in which the vaporization of the dispensing liquid necessary for heating the furnace takes place.
This tank 18 is fixed on a base 19 coming from a foundry with the accumulator tank 10. The number of calories withdrawn from the accumulator tank 10 and transmitted to the dispensing fluid by this base 19 is just sufficient (because of the losses) to keep the tank. liquid at a certain temperature significantly lower than the normal operating temperature of the oven.
The additional calories required to bring the furnace distributor fluid to the operating temperature are withdrawn from the accumulator tank 10 by means of a regulator 20 establishing a metal link between the accumulator tank and the evaporative tank 18.
Fig. 4 shows this adjustment device 20.
It is made up of two metal masses 35 and 36 linked: 35 to the accumulator tank 10, 36 to the evaporative tank 18.
Between these two masses can come interposed a metallic mass 20, in the form of a cone, which increases the thermal conductivity of the unit by substitution of metal for air.
The control of the cone of the metal mass' 20 is effected by a yoke 37, of the l: iellettes 38 and 39 connected to nuts 40 and 41 which are screwed on threads with opposite threads made on a control rod 42 ( fig. 5).
All of the previously described components are surrounded by a Palorifugeante envelope consisting of two layers 21 and 22. Between these two layers is interposed a sheet 24 which extends parallel to the side faces and to the bottom of the cooker.
This conductive sheet has the advantage of making the temperature uniform and making the heat loss substantially equal on all sides.
On one or more of the side faces, the sheet 24 can be replaced by a water bath 23.
The thickness of the heat-insulating layer 22 is such that, when the temperature of the water bath 23 reaches a certain value, the loss of calories through this layer is equal to the supply of calories through the layer surrounding them. organs at high temperature and thereby limits the temperature of the water contained in the water bath.
The device shown comprises, for greater clarity, only one accumulator tray 40, but it is understood that we can see certain embodiments comprising several trays, in particular when it is desired to have -bins of different temperatures.