L'invention concerne un dispositif αestiné à fournir de l'eau à usage domestique à partir d'un système de refroi¬ dissement modifié d'un moteur thermique utilisé pour la propulsion d'un véhicule et au moyen d'un stockage ther- ioue.

l'énergie extraite, lors du refroidissement nécessaire, des moteurs à cycles deux ou cuetre temps est actuelle¬ ment évacuée par des échangeurs (radiateurs) dans l'at¬ mosphère ambiante. L'utilisation quotidienne des véhi- cules par exemple pour es trajets de l'ordre ce 10 à 100 k s ou plus représente donc une dissipation importante

Certaines propositions visent à réguler ces c.__.ar.ges vers l'extérieur par un stockage limité de la chaleur produite, qui est de toute façon destinée à être perdue. D'autres propositions DE-A- 2&21 690 et DE-A 2635 632 εour.&itent emprunter la chaleur de l'eau de re roidissemer.t ou des gazε d'échappement et la stocker sur le véhicule afin de la délivrer ensuite à des points de ramassage pour une utilisation domestique ou industrielle. Les intentions restent très générales et aucun dispositif εuf _zisemment précis n'est défini.

Un autre projet DE-A- 2930 269 vise à utiliser le fluide du circuit de refroidiεεeG.ent du moteur comme fluide de stockage, ou échange directement la chaleur du dit circuit au moyen d 'un échangeur situé αanε un réservoir sans

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.circulation du fluide de stockage donc avec e faibles échanges thermiques. De plus la contenance du circuit de refroidissement se trouve considérablement augmentée. D'une façon générale l'utilisation pratique de la cha- leur ou de l'eau chaude n'apparaît pas clairement.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvé¬ nients de ces diverses propositions. L'invention telle qu'elle est caractérisée dans les revendications résoud le problème d'un chauffage efficace de l'eau domestique sur de courtes distances sans modification de la conte¬ nance du circuit de refroidissement du moteur. De plus l'utilisation pratique de l'eau chauffée est avantageuse¬ ment réalisée grâce aux particularités du dispositif. Dans la présente invention le véhicule avec ou sans annexe (remorque, caravane) est muni de deux circuits hydrauli¬ ques indépendants et ermés, c'est-à-dire avec chacun un trajet aller (fluide chaud) et un trajet retour (fluide froid), l'un de refroidissement du moteur, l'autre formant le circuit de stockage. Ces circuits fermés sent parcourus par des fluides dif érents, liquide de refroidissement pour le moteur, fluide caloporteur, par exemple de l'eau à usage domestique, pour le circuit de stockage. Ces deux circuits ont chacun en propre __ _ pompe de circulation et sont re- liés thermiquement par un échangeur de chaleur implanté sur le dit circuit de refroidissement, lequel conserve ap¬ proximativement sa contenance initiale. Le circuit de re¬ roidissement comporte deux vannes thermcstat ues communé¬ ment désignées par leur marque de fabricue "calorstat". La première vanne est normalement située à la sertie de la pompe à eau et la seconde, à la sortie de l 'échangeur, pi¬ lote le circuit du raciateur. Le réservoir de stockage se trouve avantageusement pourvu de plaques de stratification

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permettant d'avoir un écart de température maximum entre les deux circuits de l' changeur, ce qui facilite les échanges. La pompe de circulation du circuit de stockage permet d'obtenir de très bons échanges thermiques. La dite pompe permet également d'assurer l'utilisation de l'eau chaude sur le véhicule ou de la transférer à l'extérieur de ce dernier.

Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essentiellement en ceci, que la séparation des circuits de re roidissement et de stockage assure la production di¬ recte sur le véhicule d'eau chaude à usage domestique sur des distances relativement courtes (10 à 50 kms) grâce à la grande qualité des échanges thermiques. La faible modi- fication des caractéristiques du circuit de refroidissement (volume, géométrie, trajets du fluide) permet d'utiliser la pompe à eau d'origine sur le ^* dit circuit et la quantité normale de liquide de refroidissement. Un autre avantage important est la réversibilité totale du dispositif qui as- sure le fonctionnement normal du moteur en cas de vidange du circuit de stockage et permet donc la dépose éventuelle du réservoir, le véhicule retrouvant alors son poids d'ori¬ gine à 15 ou 20 kg près. L'utilisation de l'eau chaude sur le véhicule ou à l'extérieur de celui-ci est grandement fa- cilitée grâce à la pompe du circuit de stockage. Le αhauffc- ge du véhicule à l'arrêt (camping-car, autocar, ...) peut être assuré par circulation, de l'eau chaude stockée, dans un convecteur. L'adaptation du dispositif au véhicule peut être facilitée, pour certaines formes de réalisation, par l'utilisation d'échangeurs intégrés ev. radiateur . Un avan¬ tage annexe réside dans une amélioration de la régulation thermique du moteur et de sa mise en régime thermique grâce aux deux vannes thermostatiques communément appelées "CALORSTAT" et désignées dans la suite du brevet par cette appellation. βAD ORIGINAL ^ξfî ^

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D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention reεsortiront de le description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif diverses formes de réalisation de l'invention.

La figure 1 montre un exemple de réalisation avec un dis¬ positif échengeur-radiateur de type intégré, une pompe à entraînement par moteur électrique et une utilisation de l'eau chaude par transfert vers un réservoir fixe grâce à 1'inversinαedu sens de rotation de la pompe.

La figure 2 montre le détail de la capacité fixe et de son raccordement.

Ls figure 3 montre un exemple de réalisation avec un dis¬ positif échangeur-radiateur de type intégré, une pompe à entraînement mécanique par le moteur ou par couplage à la pompe à eau du circuit de refroidissement et une utilisa- _. tion directe de l'eau chaude grâce à un raccordement à un réseau d'alimentation en eau froide et de distribution en eau chaude.

La figure 4 montre un exemple de réalisation avec un éehar_ geur liquide-liquide à faisceau de tube situé à l'emplace¬ ment d'une tuyauterie du circuit de re roidissement, une pompe à entraînement par moteur électrique et une utilisa¬ tion directe de l'eau chaude sur le véhicule ou son annexe Le chauffage du véhicule à l'arrêt peut être assuré au o- yen d'un convec-teur.

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La figure 1 présente un exemple de réalisation complet du circuit de re roidissement (1,2,3 ou 4,5,6) et du cir¬ cuit de stockage (8,10,12,16,9). Le radiateur normal est remplacé par un échangeur liαuide-eir, liquide-liquide de type intégré, représenté de face peur faciliter la compréhension. La partie 4 correspond à un radiateur eau- air classique avec un ventilateur associé. La partie 3 correspond au primaire d'un échangeur eau-eau. L'intérêt d'un tel dispositif intégré est d'avoir des boites à eau primaire communes aux deux parties de l'échangeur, donc de simplifier les raccordements. De plus le remplacement d'un radiateur normal par un tel dispositif est aisé et peut donc permettre d'adapter facilement la présente in¬ vention sur les véhicules actuels. Un dispositif de vanne thérmostatiσue communément désigné sous le nom de

"calorstat" 5 peut également être intégré entre les par¬ ties 4 et 3- L' changeur 6 de surface d'échange convena- ble (0,05 à 0,2 m ou plus) du style faisceau de tubes en U, ou autre, ers l'eau secondaire,permet de regrouper les tuyauteries d'entrée et de sortie dans la partie basse. De plus ce système facilite les dilatations dues aux va¬ riations de températures. Le circuit de re roidissement du moteur, ou circuit primaire, comprend alors la pompe 1, le "calorstat" 2, l'ensemble 3 e 4 , le "calorstat" 5 et les conduits aller et retour 6 de la pompe. Quand la tempé¬ rature de l'eau du moteur, est suffisante, le "calorstat" 2 permet la circulation de l'eau dans 3, le "calorstat" 5 fermant le circuit 4. La chaleur est échangée par 8 dans le circuit secondaire ou la pompe 9, entraînée électri- quement par le moteur 33, assure la circulation du fluide dès-que la température mesurée par la sonde thermique 34 est suffisante sur le circuit de refroidissement (ex : 40 ⁰ ou 60°). La pompe est arrêtée automatiquement lorsque la température désirée du circuit de stockage, mesurée

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par la sonde thermique 35 est atteinte (ex : 60 à 80° c). La pompe est à vitesse variable. Cette vitesse croit avan- tageusement, au fur et à mesure, que l'écart de températu¬ re, appelé pincement, entre primaire et secondaire diminue, afin d'augmenter le coefficient d'échange donné par une re¬ lation du type : k : coef icient [jη_ ;nombre de Prantl du liquide AT : pincement de Reynolds '. conductivité thermique du fluide P i puissance du moteur

Le nombre de Reynolds est directement lié à la vitesse de rotation de la pompe, mais également aux propriétés physi¬ ques du fluide. Il est donc possible de déterminer une loi de variation de la vitesse de rotation de la pompe en fonc¬ tion de la température et du pincement pour une puissance moyenne donnée. Un ensemble électronique 37 peut réaliser les fonctions décrites précédemment à l'aide des sondes 34 et 35. Lee* conduites 10 et 16 relient le réservoir de stockage 12 munis des plaques de stratification 13 à l'é- changeur 8 et à la pompe 9 . Lorsque la température de la partie 3 devient trop importante (ex : 70 à 85 ^e ) le "ca¬ lorstat" 5 assure le circulation du liquide de refroidis¬ sement primaire dans la partie 4 et limite le débit dans la partie 3- La chaleur est alors évacuée vers l'air par 4, un dispositif classique de ventilateur se mettant en route pour limiter la température de 4. Le transfert de l'eau chaude de la capacité 12 vers une capacité fixe 32 (fig. _ _. peut alors être assurée au moyen de la pompe 9. Celle-ci étant entraînée par le moteur 3 l'inversion de la polarité de la tension d'alimentation assure l'inver¬ sionα« son sens de rotation. L'aspiration de l'eau chau¬ de se fait donc directement par la conduite 10, la pom¬ pe 9 refoulant cette eau par les tuyauteries 16 et 28.

Le nombre des vannes et électrovannes nécessaires, à fermeture 21 _/ ou ouverture 20-22 est réduit. Les con¬ duites souples 28 et 29 assurent les liaisons hydrau¬ liques. Le dispositif électronique 37 peut contrôler le fonctionnement et l'arrêt du transfert d'eau chau¬ de. La soupape 17 permet d'éviter toute surpression accidentelle qui ne pourrait être compeRsée par le vo¬ lume d'expansion 14 au circuit de stockage.

Sur la figure 2 la capacité 32 avec ses plaques de stratification 13, les vannes ou électrovannes 24 et 25 étant ouvertes, voit arriver l'eau chaude par 28 et repartir l'eau froide par 29 vers la capacité 12 (figure 1). Les plaques de stratification 13 évite au maximum le mélange eau froide eau chaude lors du trans¬ fert. Des raccords rapides étanchεε genre "STAUBLI" peuvent remplacer les vannes 20-22 (figure 1) et 24-25. Les vannes 26 et 27 peuvent permettre d'isoler le ré¬ servoir 32 de l'arrivée d'eau froide 30 et du départ d'#au chaude 3 .

La figure 3 montre une variante du dispositif présen¬ té Pig.1 dans laquelle la pompe 9 au circuit secondai¬ re est entraînée directement par le moteur thermique ou couplée mécaniquement à la pompe 1 du circuit de refroidissement. Un "calorstat" supplémentaire 11 et un "by pass" 15 situés sur le circuit secondaire sont alors nécessaires si l'on désire régler le débit dans la partie 8 et vers le réεervoir 12 . Le diεpositif " calorstat" 5 peut être situé sur une conduite an¬ nexe reliant la partie radiateur 4 et la partie échan¬ geur 3. La soupape 17 prévient toute surpression ac¬ cidentelle qui ne pourrait être compensée par le vase d'expansion 14 intégré au réservoir de stockage 12.

L'ensemble 12-14 est alors facilement déposable. Le ré¬ servoir 12 est utilisé comme un ballon d'eau chaude nor¬ mal. Des raccords hydrauliques étanches genre "STAUBLI" 20 et 23 permettent de relier le réservoir 12 d'une part au réseau d'alimentation en eau froide 30, d'autre part au circuit de distribution d'eau chaude par la conduite 31. Le véhicule doit rester immobilisé au .plus près du lieu d'utilisation de l'eau chaude.

I>s figure 4 présente un mode de réalisation avec un échangeur liquide-liquide 3-6 à faisceau de tubes de faible perte de charge, et de surface d'échange conve¬ nable (0,05 à 0,2 m ² ou lus) implanté sur le trajet d'une durite d'eau chaude. La partie primaire 3 âε l'é- changeur est prolongée par une conduite calibrée 7 _B S _- rant le re ^* tour du liquide de re roidissement vers le moteur. Dans le cas des figures 1 et 3 cette fonction de retour était directement assurée par la boite à eau froide de l'échangeur intégré. Le onctionnement est identique à ceux décrits précédemment. Quand l ¹ échan¬ geur 3-6 n'assure plus une évacuation suffisante des calo¬ ries le "calorstat" 5 s'ouvre assurant la circulation du fluide de re roidissement préf rentiellement dans le radiateur 4. Les contacts 36 e 39 αes thermostats 34 et 35 assurent respectivement la mise en route et l'ar¬ rêt automatique du moteur ^* 33» Le robinet 23 permet la distribution directe de l'eau chaude sur le véhicule (camping-car, autocar ...) ou sur une caravane connectée hydrauliquement. La mise en pression de l'eau chaude est alors assurée soit au moyen de la pompe 9 par la mise en route du moteur 33 grâce au contact électrique 40 commandé par le robinet 23, soit par la compression du volume d'expansion H- intégré au réservoir 12, la dite compression étant provoquée par la dilatation de

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l'eau du circuit de stockage et de l'air du dit volu¬ me 14 soit par la combinaison des deux procédés. Le chauffage du véhicule à l'arrêt peut alors être assuré au moyen d'un convecteur 18 situé sur l'une des con- duites 10 ou 16 dont l'ouverture des volets 19 assure la mise en circuit d'un thermostat 36 contrôlant la mise en route du moteur 33 àe la pompe 9 au. moyen d'un contact 40. Les volets 19 étant fermés pendant la phase de chauffage de l'eau, ce dispositif n'entraine qu'une faible déperdition de chaleur et ne modifie pas les performances du circuit de stockage.

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