Titre : Appareil de chauffage à flamme sculptée La présente invention s’inscrit dans le domaine technique des appareils de chauffage décoratifs, à foyer de combustion ouvert ou fermé. Elle concerne par exemple les cheminées décoratives et/ou les poêles décoratifs extérieurs ou intérieurs. L’invention se rapporte plus particulièrement à un appareil de chauffage, par exemple à gaz, aux granulés ou à bois, permettant de façonner la forme de la flamme de combustion grâce à un contrôle précis de la trajectoire des flux de gaz au sein de la chambre de combustion.

Etat de la technique Des dispositifs de chauffage décoratifs connus, en particulier de type cheminée décorative ou poêle à bois, comportent une structure typiquement métallique ou en verre constituant un foyer de combustion ainsi que des moyens de chauffage de combustible. Pour des applications domestiques, il est généralement préférable d’utiliser des combustibles générant peu de fumée, par exemple l’éthanol, le gaz de ville, le propane, le butane, etc. Une bouche ou un conduit d’évacuation sont typiquement prévus pour l’expulsion des produits de combustion. Pour renforcer le caractère décoratif esthétique de tels dispositifs, une vitre et/ou une grille peuvent être aménagées dans la structure du foyer, pour que le spectateur soit en mesure d’observer la flamme produite. Plus généralement, la structure formant le foyer de combustion peut faire l’objet d’une recherche importante en termes de forme et de matériaux, afin de proposer une esthétique marquante et originale. Toutefois, il a été observé par la Demanderesse que les appareils décoratifs de chauffage décoratifs disponibles sur le marché ne sont pas aptes à fournir en continu une flamme sculptée verticalement, sur une hauteur importante. Plus spécifiquement, la Demanderesse a cherché à mettre au point un appareil de chauffage permettant de sculpter une flamme verticale en fournissant une impression visuelle de « tornade », via un flux d’air tourbillonnant autour de la flamme. Ainsi, la proposition esthétique est réalisée non seulement grâce à la forme et à l’allure du corps de l’appareil de chauffage, mais également par l’apparence spécifique et travaillée de la flamme sculptée. Par ailleurs, le contexte réglementaire concernant les performances environnementales des appareils de chauffage se veut de plus en plus restrictif, notamment dans l’espace européen. En particulier, l’émission de particules fines polluantes et la consommation de combustible sont deux aspects sur lesquels les exigences des collectivités sont de plus en plus strictes. II n’existe pas à ce jour d’appareil de chauffage décoratif, utilisable en particulier dans un espace extérieur ou intérieur d’un bâtiment et notamment d’une habitation, permettant un façonnage vertical en « tornade » de la flamme associé à un effet esthétique de tourbillonnement, tout en garantissant que les critères suivants soient satisfaits :

• des performances de chauffage et un rendement énergétique satisfaisants ;

• la conformité avec des normes environnementales de plus en plus restrictives ;

• une bonne ergonomie et une grande facilité d’utilisation.

Description générale de l’invention Au regard de ce qui précède, et vis-à-vis des dispositifs de chauffage décoratifs connus, il existe un besoin pour un appareil de chauffage capable de générer une flamme sculptée verticalement en continu, sur une hauteur importante, de sorte à parfaire l’esthétique et le caractère décoratif dudit appareil de chauffage. L’appareil de chauffage recherché doit conserver des propriétés de chauffage efficace de son environnement. De préférence, l’appareil de chauffage recherché doit être compatible avec une variété de types de combustibles différents, afin de s’adapter aux diverses configurations d’utilisation et aux souhaits et besoins des consommateurs. On souhaite notamment pouvoir utiliser comme combustible du gaz de ville et/ou des granulés de combustible solide. L’appareil de chauffage recherché doit de préférence en outre conserver une structure de chambre de combustion dont l’esthétique demeure compacte et élégante, et permettre au spectateur de visualiser la flamme sculptée obtenue. Pour répondre à ces besoins, la présente invention se rapporte à un appareil de chauffage, pour un espace intérieur ou extérieur, comprenant une chambre de combustion s’étendant le long d’un axe longitudinal depuis une paroi de fond jusqu’à une ouverture d’évacuation, la chambre de combustion comprenant une paroi latérale de conduit s’étendant autour de l’axe longitudinal, la paroi latérale de conduit comprenant un bord inférieur de conduit situé face à la paroi de fond, et ménageant avec la paroi de fond un espace de passage d’un flux d’air ascendant périphérique, ledit appareil de chauffage comprenant en outre : une surface de double fond, s’étendant sous la paroi de fond sensiblement parallèlement à la paroi de fond, et délimitant axialement avec la paroi de fond un espace d’admission d’un flux d’air tourbillonnant, une source de flamme comprenant une bouche de sortie de flamme, un manchon de guidage de flamme comprenant une paroi de manchon s’étendant depuis la paroi de fond le long de l’axe longitudinal, ceinturant la bouche de sortie de flamme, ladite paroi de manchon définissant un espace annulaire intérieur prévu pour permettre une ascension du flux d’air tourbillonnant autour de la flamme, la paroi de manchon définissant en outre avec la paroi latérale de conduit un espace annulaire extérieur prévu pour le passage du flux d’air ascendant périphérique, ledit espace annulaire extérieur ceinturant ledit espace annulaire intérieur. Des caractéristiques optionnelles de l’appareil de chauffage selon l’invention, non limitatives pour l’étendue de l’invention, sont les suivantes, prises seules ou dans l’une quelconque des combinaisons techniquement réalisables : a. un intervalle axial entre la paroi de fond et la surface de double fond comprend une pluralité de bouches d’admission de flux d’air tourbillonnant, lesdites bouches d’admission étant en communication fluidique avec l’extérieur. b. au moins deux bouches d’admission consécutives (selon une direction orthoradiale) sont séparées par une ailette séparatrice s’étendant radialement vers l’intérieur depuis un bord périphérique de la surface de double fond. c. la ou les ailettes séparatrices sont inclinées d’au moins 10 degrés par rapport à une direction radiale, de sorte à orienter l’air entrant vers la paroi de manchon. d. les bouches d’admission de flux d’air tourbillonnant sont réparties angulairement sur le périmètre extérieur de la paroi de fond. e. le nombre desdites bouches d’admission est compris entre 4 et 16. f. un support rehausseur, monté sur la paroi de fond, est configuré pour maintenir le bord inférieur de conduit à distance et en face de la paroi de fond. g. la paroi de fond et/ou la surface de double fond est de forme générale circulaire, ou de forme générale ovale. h. la paroi de fond et la surface de double fond présentent un même rayon. i. la paroi latérale de conduit est de forme cylindrique. j. la paroi latérale de conduit est formée, totalement ou partiellement, en verre transparent ou semi-transparent. k. l’appareil de chauffage comprend un conduit d’évacuation sur une portion supérieure. l. le conduit d’évacuation s’étend le long de l’axe longitudinal de la chambre de combustion. m. une surface de section de la paroi latérale dudit conduit, perpendiculairement à l’axe longitudinal de la chambre de combustion, est strictement supérieure à une surface de section du conduit d’évacuation perpendiculairement audit axe longitudinal. n. la sortie d’évacuation du conduit d’évacuation est disposée coaxialement au manchon de guidage de la flamme. o. la paroi de manchon et la paroi latérale de conduit sont configurés de sorte que l’espace annulaire extérieur soit concentrique avec l’espace annulaire intérieur. p. la source de flamme est configurée pour produire une flamme à partir de combustible à gaz et/ou de bois et/ou de granulés solides et/ou de combustible à éthanol liquide. q. la source de flamme est configurée pour générer un flux de mélange comburant-combustible se propageant dans la chambre de combustion selon une direction verticale ascendante. r. le flux de mélange comburant-combustible est généré à partir de la bouche de sortie de flamme. s. la bouche de sortie de flamme présente une forme générale de manchon cylindrique. t. la bouche de sortie de flamme s’étend parallèlement à l’axe longitudinal de la chambre de combustion. u. la bouche de sortie de flamme est disposée sur la surface de double fond. v. la bouche de sortie de flamme comprend une platine surélevée par rapport à un bord supérieur de la bouche de sortie de flamme. w. la platine de la bouche de sortie de flamme présente une forme générale en T vue de côté.

Description générale des figures D’autres buts et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description détaillée ci-après, la description étant complétée par les figures annexées données à titre illustratif et non limitatif, parmi lesquelles : [Fig. 1] La Figure 1 représente schématiquement une cheminée de chauffage décorative conforme à l’invention. [Fig. 2] La Figure 2 est une vue schématique de côté d’une cheminée de chauffage décorative selon un exemple particulier de réalisation de l’invention dans lequel la source de flamme comprend un brûleur à gaz, la cheminée étant représentée en cours de fonctionnement, la figure illustrant des flux d’air au sein de l’appareil de chauffage. [Fig. 3] La Figure 3 est une vue en coupe transversale de la cheminée de chauffage selon l’exemple de la Figure 2, dans laquelle on a représenté schématiquement des flux d’air au sein de la cheminée. La coupe transversale est réalisée selon le plan P illustré sur la Figure 2.

Description détaillée d’exemples particuliers de réalisation On a représenté en référence à la Figure 1 un schéma de principe d’un appareil 1 de chauffage décoratif selon un exemple. L’appareil 1 est prévu pour produire une flamme 2 appelée flamme « sculptée », c’est-à-dire une flamme verticale fournissant une impression visuelle de « tornade » au spectateur, à l’aide de flux d’air tourbillonnants autour de la flamme. Appareil de chauffage décoratif L’appareil 1 de chauffage se présente ici sous la forme d’une cheminée décorative. Ledit appareil est par exemple de forme générale cylindrique. L’appareil 1 s’étend le long d’un axe longitudinal L sensiblement vertical. L’appareil 1 de chauffage peut être un appareil à foyer de combustion ouvert ou fermé. Dans le cas d’un foyer de combustion fermé, l'air périphérique peut être pris dans une autre enceinte non représentée sur les figures annexées. L’appareil 1 comprend notamment sur une partie supérieure une chambre de combustion 3 et sur une partie inférieure une base comprenant une source de flamme 4. La source de flamme comprend par exemple un brûleur à gaz, un foyer à bois, etc. La base permet de positionner l’appareil 1 sur une surface de support, par exemple sur le sol. Une flamme 2 générée par la source de flamme 4 s’étend, au cours du fonctionnement de l’appareil 1 , dans le volume interne ménagé par la chambre de combustion 3. La chambre de combustion 3 est par exemple de forme générale cylindrique, et comprend ici une paroi de fond 32 sur une partie inférieure. Elle comprend à l’opposé une paroi supérieure 31. La chambre de combustion 3 est en outre refermée latéralement par au moins une paroi latérale 30, s’étendant autour de l’axe longitudinal L. Alternativement, la chambre de combustion 3 est refermée latéralement par une pluralité de parois latérales. De façon optionnelle et avantageuse, la paroi latérale 30 est formée totalement ou partiellement en verre transparent ou semi-transparent. Ainsi, un spectateur situé en face de l’appareil 1 décoratif peut observer la flamme 2 notamment dans un mode de tourbillonnement. Dans le présent exemple, sur un côté supérieur, l’appareil 1 comporte un conduit d’évacuation 7 positionné au-dessus de la chambre de combustion 3, de préférence en alignement avec l’axe longitudinal L. Le conduit d’évacuation 7 permet l’échappement de fumée et/ou de gaz de combustion produits au cours du fonctionnement de l’appareil 1. Par exemple, le conduit d’évacuation 7 s’étend verticalement depuis une ouverture supérieure de chambre 37 ménagée dans la paroi supérieure 31 de la chambre de combustion, jusqu’à une ouverture d’évacuation 70. Selon une variante particulière, une surface de section de la paroi latérale 30 perpendiculairement à l’axe longitudinal L peut être strictement supérieure à une surface de section du conduit d’évacuation 7 prise perpendiculairement à l’axe longitudinal L. La section transversale de la paroi latérale 30 présente par exemple une aire au moins 20% plus étendue comparativement à la section transversale du conduit d’évacuation 7. Sur un côté inférieur, la paroi latérale 30 de la chambre de combustion 3 est ici délimitée sur une partie basse par un bord inférieur 310 libre. Ce bord 310 ménage, avec la paroi de fond 32 placée axialement en regard, un passage pour l’entrée depuis l’extérieur d’un flux d’air ascendant périphérique. Ce flux ascendant participe aux échanges d’air réalisant la flamme sculptée, comme il sera vu ci-après. Le passage d’air ménagé sur la partie basse de la paroi latérale 30 peut s’étendre sur toute la périphérie de la paroi latérale 30. Alternativement, le bord 310 peut n’être écarté de la paroi de fond 32 que sur un ou plusieurs secteurs angulaires, formant une ou plusieurs fentes. De manière avantageuse, la paroi de fond 32 est doublée d’une seconde paroi s’étendant sensiblement en parallèle. Les deux parois forment ainsi un « double fond » au niveau de la base inférieure de la chambre de combustion 3. Ladite seconde paroi comprend une surface de double fond 34, située en regard de la paroi de fond 32. Un exemple spécifique non limitatif de structure de « double fond » sera détaillé ci- après. Sur la Figure 1 , on a représenté en cadre pointillé la zone de l’appareil de chauffage 1 comportant le « double fond ». L’appareil de chauffage 1 présente en outre une source de flamme sur une partie inférieure. La source de flamme est propre à générer une flamme 2 au cours du fonctionnement de l’appareil, en consommant du combustible. Il peut s’agir d’un brûleur à gaz relié à un conduit d’alimentation en gaz (non représenté), par exemple en gaz de ville. Comme indiqué précédemment, d’autres types de source de flamme peuvent être envisagés, en remplacement ou en combinaison du brûleur à gaz 4, notamment une source de flamme utilisant des granulés solides comme combustible. De préférence, la source de flamme choisie est configurée pour produire une flamme à partir de combustible à gaz et/ou de bois et/ou de granulés solides et/ou de combustible à éthanol liquide. De préférence le combustible utilisé produit peu ou pas de fumées, de sorte à permettre au spectateur de voir la flamme. La source de flamme, ici le brûleur à gaz 4, comporte une bouche de sortie 40 située de préférence au voisinage du « double fond » formé par la paroi de fond 32 et la surface de double fond 34. La bouche de sortie 40 débouche sur l’espace interne de la chambre de combustion 3. Comme il sera vu ci-après, le double fond comporte préférentiellement des éléments mécaniques de guidage (notamment une paroi de manchon 60), autour de la bouche de sortie 40. Les éléments de guidage participent au contrôle de la trajectoire des différents flux d’air au voisinage de la bouche de sortie 40. Le brûleur à gaz 4 est ainsi prévu pour générer un flux ascendant de mélange comburant-combustible, selon une direction verticale, à partir de la bouche de sortie 40. De préférence, la bouche de sortie 40 du brûleur à gaz est positionnée au voisinage du double fond, de sorte que l’air périphérique soit admis à une position proche de la base de la flamme. Dans le présent exemple, la paroi de fond 32 présente une ouverture 33 centrale, à travers laquelle la bouche de sortie 40 passe verticalement. On a représenté, en référence aux vues des Figures 2 et 3, un exemple particulier de réalisation d’un appareil 1 de chauffage conforme à l’architecture générale décrite ci- avant. Les vues des Figures 2 et 3 illustrent également des flux d’air F1 , F2, F3 et F4 au sein de l’appareil 1 au cours de son fonctionnement. Le contrôle de la trajectoire desdits flux d’air permet de générer en continu une flamme 2 sculptée verticalement, sur une hauteur suffisante, de sorte à produire une impression visuelle marquante pour le spectateur.

Double fond de foyer de combustion - Structure de guidage de flamme Comme décrit précédemment, l’appareil 1 de chauffage comporte ici une chambre de combustion à « double fond » formé par la paroi de fond 32 et la surface de double fond 34. La source de flamme 4, ici le brûleur à gaz, est configurée pour générer un flux de mélange comburant-combustible F1 selon une direction verticale ascendante à partir de la bouche de sortie de flamme 40. Le flux F1 de mélange comburant-combustible se répand dans la chambre de combustion 3 le long de l’axe longitudinal L. Comme illustré sur la Figure 2, la bouche de sortie 40 est disposée ici sur la surface de double fond 34, par exemple au centre de cette surface. La bouche de sortie 40 s’étend de préférence verticalement jusqu’à la paroi de fond 32. De préférence, la bouche de sortie 40 comprend une platine 42 surélevée par rapport à un bord supérieur de la bouche de sortie. La surélévation de la platine 42 peut être obtenue par toute géométrie adaptée. Dans le présent exemple, la platine 42 comporte une tige 41 et une paroi supérieure circulaire surélevée par rapport à la bouche de sortie, de sorte que la platine 42 présente une forme en T vue de côté. Le flux F1 de mélange comburant-combustible contourne ainsi la platine 42 lors de son ascension jusqu’à la chambre de combustion 3. Par ailleurs, la paroi de fond 32 et la surface de double fond 34 délimitent axialement un espace d’admission d’un flux d’air tourbillonnant F2 depuis l’extérieur de l’appareil de chauffage vers l’intérieur. Un intervalle axial (le long de l’axe longitudinal L) entre la paroi de fond 32 et la surface de double fond 34 comprend une pluralité de bouches d’admission 5 de flux d’air tourbillonnant F2. Le flux d’air tourbillonnant F2 peut ainsi être admis à une pluralité d’emplacements le long de la périphérie de la base de l’appareil de chauffage, comme illustré sur la Figure 3. Les bouches d’admission 5 forment un espace axial de préadmission d’air. Dans le présent exemple, les bouches d’admission 5 sont réparties régulièrement tout autour de la périphérie extérieure de la paroi de fond 32 et de la surface de double fond 34. Le nombre de bouches d’admission 5 est de préférence compris entre 4 et 16, et s’élève ici à 12. Les bouches d’admission 5 peuvent être réalisées en contrebas du brûleur à gaz 4. De façon préférentielle et avantageuse, pour mieux guider le flux d’air tourbillonnant F2 en entrée, des parois séparatrices sont ménagées entre les différentes bouches d’admission. A ce titre, dans cet exemple, deux bouches d’admission 5 consécutives sont séparées entre elles par une ailette séparatrice 36. Chaque ailette 36 s’étend radialement vers l’intérieur, depuis la périphérie extérieure de la paroi de fond 32 et de la surface de double fond 34. Par ailleurs, chaque ailette 36 s’étend axialement de préférence depuis la surface de double fond 34 jusqu’à la paroi de fond 32. De manière avantageuse, certaines ou toutes les ailettes 36 peuvent présenter une inclinaison par rapport à la direction radiale, de sorte à orienter l’air entrant vers la paroi de manchon 60. Ici, les surfaces latérales des ailettes 36 présentent un angle ‘a’ de préférence supérieur à 10°, encore plus préférentiellement compris entre 30° et 70°, par rapport à la direction radiale D. En outre, les surfaces latérales des ailettes 36 peuvent être courbées, de sorte à incurver la trajectoire du flux d’air tourbillonnant F2 entrant. Dans une variante non représentée sur les figures, l’appareil 1 de chauffage peut optionnellement être équipé d’un ou plusieurs volets escamotables, au niveau des bouches d’admission 5. Ces volets escamotables peuvent permettre à l’utilisateur de sélectionner un mode de combustion classique (flamme non « sculptée >>) ou un mode de combustion en tourbillonnement (flamme sculptée verticalement). Les volets escamotables peuvent alors être commandés à distance le cas échéant, par exemple par des moyens électromécaniques. L’appareil de chauffage 1 comporte en outre des éléments mécaniques permettant un guidage vertical du flux d’air tourbillonnant F2, une fois que ce flux d’air a été admis au sein de l’appareil 1 de chauffage. A cette fin, l’appareil 1 comprend un manchon guide 6 qui présente une paroi de manchon 60 latérale s’étendant depuis la paroi de fond 32 le long de l’axe longitudinal L, et ceinturant la bouche de sortie 40 de la source de flamme. Le manchon guide 6 se situe axialement au-dessus du bord supérieur de la source de flamme. La paroi de manchon 60, qui est préférentiellement de forme cylindrique creuse, s’étend autour de la source de flamme de sorte à guider plusieurs flux d’air ascendants périphériques à la base de la flamme 2. De préférence, la paroi de manchon 60 et la paroi de fond 32 forment un angle droit 35 à l’intérieur de l’espace axial de préadmission d’air, pour guider l’ascension des flux d’air. La paroi de manchon 60 dudit manchon guide délimite autour de la bouche de sortie 40 deux espaces annulaires distincts :

- un premier espace annulaire intérieur 62, formé du côté intérieur de la paroi de manchon 60, autour de la flamme 2 ;

- un deuxième espace annulaire extérieur 64, ici concentrique avec l’espace annulaire intérieur 62, cet espace annulaire extérieur étant délimité entre la paroi de manchon 60 et la paroi latérale 30 de la chambre de combustion 3. L’espace annulaire extérieur 64 est notamment conçu pour permettre le passage d’un flux d’air ascendant périphérique F3, autour des flux d’air F1 et F2 précédemment décrits. Pour recevoir l’air constituant ce flux d’air ascendant périphérique F3, une admission d’air supplémentaire est formée au niveau du bord inférieur 310 de la paroi latérale 30 de la chambre de combustion. Au moins un support rehausseur 320 peut être utilisé pour maintenir le bord inférieur 310 de la paroi latérale 30 à distance et en regard de la paroi de fond 32. Dans le présent exemple, trois supports rehausseur 320 sont placés sur la paroi de fond 32. L’air peut ainsi s’engouffrer sous le bord inférieur 310 de la paroi latérale 30, pour être ensuite guidé dans l’espace annulaire extérieur 64 et monter à l’intérieur de la chambre de combustion 3.

Exemple de fonctionnement d’un appareil de chauffage à flamme sculptée On décrit ci-après des étapes d’un procédé de fonctionnement d’un appareil de chauffage selon un exemple. Le procédé est par exemple mis en oeuvre par l’appareil 1 de chauffage décrit précédemment en relation aux Figures 2 et 3. Lorsque la combustion est déclenchée au niveau de la source de flamme, ici du brûleur à gaz 4, le combustible est consommé et la flamme 2 est embrasée au sein de la chambre de combustion 3. Une arrivée de comburant primaire peut être prévue au niveau de la source de flamme, typiquement en-dessous de la bouche de sortie 40, pour démarrer la combustion. Simultanément à l’embrasement de la flamme, un appel d’air est généré autour de la flamme. Une partie de l’air entrant est consommée par la combustion. Une partie restante de l’air entrant monte en température, et décrit un mouvement ascendant à l’intérieur de l’appareil de chauffage 1 . Un flux de mélange comburant-combustible F1 généré en sortie de la source de flamme 4 s’élève selon une direction verticale à partir de la bouche de sortie 40. Un flux d’air tourbillonnant F2 est admis depuis l’extérieur au niveau des bouches d’admission 5 et se déplace vers l’intérieur de l’appareil de chauffage Le flux d’air tourbillonnant F2 est de préférence guidé par les ailettes 36 séparatrices présentes dans l’espace de préadmission. Le flux d’air tourbillonnant F2 entre en tourbillonnement au sein de l’espace de préadmission, du fait de la géométrie spécifique du « double fond » à la base de la flamme. Le flux d’air tourbillonnant F2 se redirige ensuite vers le haut, au niveau de la base de la flamme 2, à travers l’espace annulaire intérieur 62 formé par le manchon. La forme spécifique cylindrique du manchon de guidage 6 participe également au tourbillonnement du flux d’air. Un flux d’air périphérique F3 est admis, quant à lui, au niveau de la ou des ouverture(s) ménagée(s) sous la paroi latérale 30. Le flux d’air F3 rentre par-dessus le double fond. Ce flux d’air ascendant périphérique F3 s’oriente ensuite verticalement vers le haut et traverse l’espace annulaire extérieur 64 formé par le manchon, autour des flux d’air F1 et F2 précédemment décrits. Les différents flux d’air F1 , F2, F3 se mélangent tout en tourbillonnant autour de la flamme. Ils forment ensuite un flux d’échappement F4 qui s’évacue sur la partie supérieure de l’appareil de chauffage 1. Le flux d’échappement F4 traverse ici le conduit d’évacuation 7 et s’échappe à travers l’ouverture d’évacuation 70. Le contrôle de la trajectoire des flux d’air F1 , F2 et F3 permet ainsi de générer en continu une flamme sculptée verticalement, de sorte à produire une impression visuelle marquante pour le spectateur, tout en réchauffant les alentours de l’appareil de chauffage.