Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
2024~
DOMAINE DE' L' INVENTION
Cette invention a trait aux systèmes de chauffage
corporel individuel par transfert de chaleur de boyaux flexibles,
accolés sur une personne et dans lesquels circule un fluide
caloporteur.
ETAT DE LA TECHN I OUE
Les dispositifs de chauffage individuel corporel par
transfert de chaleur de boyaux flexibles, élastigues, bons
conducteurs thermiques, et dans lesquels circule un fluide
caloporteur, sont bien connus. Par exemple, le brevet américain
3,~00,616, concédé en 1961, décrit un dispositif réchauffeur de
corps autonome, comprenant un réservoir d'air chaud (12) porté à
la ceinture d'une personnej et une série de ~oyaux (34, 60)
communiquant avec le réservoir (12) pour distribuer par transfert
de chaleur l'air chaud le long des membres de la personne, au
travers la paroi conductrice de chaleur des boyaux.
Plus près de nous, on sait que les spationautes, lors
de leur séjour hors cabine dans l'espace, doivent revêtir une
combinaison dont une des fonctions est de les préserver des chocs
thermiques. En effet, dans le vide de l'espace, le côté du corps
face au soleil pourra atteindre, en banlieue de la Terre, les
400~ kelvin, alors que le coté à l'ombre sera quant à lui à
environ lS0~ k, soit un gradient de 250~ k. Il est ainsi
indispensable d'équilibrer la température corporelle (ce que fait
sur terre l'atmosphère ambiente) en prévoyant un réseau de boyaux
2~2~
flexibles conducteurs de chaleur, encastrés dans l'épaisseur de
la combinaison et à l'intérieur duquel circule un fluide
caloporteur qui normalisera la température du corps par condction
et transfert de chaleur.
BUTS DE L'INVENTION
Le but principal de l'invention est de prévoir un
système de chauffage individuel à boyaux flexibles conducteurs de
chaleur, dans lesquels circule de l'eau chaude, boyaux qui sont
spécialement adaptés aux besoins des théâtres en plein air dans
les régions où les soirées d'été sont fraiches, par exemple au
Canada.
Un autre but de l'invention est de prévoir un système
de chauffage tel que ci-haut décrit, qui soit de fonctionnement
simple et de construction relativement peu dispendieuse.
Un but de l'invention est de prévoir des mécanismes de
valves qui permettent de couper de facon sélective la circulation
d'eau chaude aux ~oyaux associés aux places assises inoccupées du
théâtre, a~in de réduire les pertes thermiques inutiles, sans
nuire à l'alimentation en eau chaude des autres boyaux assoicés
aux places assises occupées du théâtre.
SOMMAIRE DE L ' INVENTION
En tenant compte des buts de l'invention, l'on prévoit
un dispositif de chauffage individuel pour un spectateur assis
d'un théâtre à ciel ouvert, comprenant:
a) un organe de boyau allongé, flexible élastique, installé
lâchement autour d'une chaise, ledit organe de boyau réalisé en
2~24~ ~
un matériau conducteur de chaleur et sur laquelle est assis le
spectateur;
b) des moyens d'alimentation en fluide à une extrémité dite
avant dudit organe de boyau;
c) des moyens d'évacuation en fluide à l'autre extrémité dite
aval dudit organe de boyau, ledit fluide étant un fluide
caloporteur;
e) des moyens de chauffage dudit fluide caloporteur susceptible
d'accroitre la température dudit fluide caloporteur sensiblement
au-delà de la température ambiante dans ledit théâtre à ciel
ouvert;
f) des moyens de circulation du fluide au travers ledit organe
de boyau, entre lesdites extrémités amont et aval;
et caractérisé en ce que, lors d'une soirée fraîche, le
lS spectateur peut enrouler ledit organe de boyau autour de diverses
parties de son corps qu'il souhaite se réchauffer, selon les
besoins, afin d'en transférer la chaleur dudit fluide caloporteur
au travers ledit organe de boyau thermiquement conducteur.
DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 montre en élévation avant un fauteuil
in~tallé pivotant sur un plancher en bois, et entour~ d'un boyau
chauffant flexible communiquant sous le plancher selon
l'invention;
la figure 2 est une élévation de côté du fauteuil,
occupé par une personne qui a enroulé le boyau chauffant autour
de sa nuque, et montrant en coupe les canalisations
2~2~
d'alimentation et de retour en eau chaude pour ce fauteuil;
la figure 3 montre une élévation arrière du fauteuil;
la figure 4 est une vue schématique de l'ensemble du
réseau de canalisations propres à l'alimentation en eau chaude
d'une pluralité de boyaux associées à un nombre correspondant de
fauteuils (non représentés) d'un théâtre à ciel ouvert;
la figure 5 est une vue en perspective d'un second
modèle de boyau chauffant, pour chaise, illustrant en traits
interrompus la chaise et le plancher, et en traits pleins les~0 raccords du boyau à la canalisation sous-jacente au plancher; et
les figures 6-7 montrent schématiquement deux autres
modèles de boyaux chauffants selon l'invention.
DESC~IPTION DETP~ILLEE DES REALISATIONS DE L' I~VENTION
Comme on peut le voir aux figures 1 à 3, le fauteuil
10, qui fait partie d'une pluralité de fauteuils disposés en
rangées et en colonnes dans un théâtre à ciel ouvert (non
représenté), comprend un cadre 12, soutenu au-dessus d'un
plancher 14 par un pied vertical 16. Le cadre 12 support un banc
18, directement au-dessus du pied 16, un dossier 20 et des
accoudoirs latéraux 22. Des crochets 23 peuvent être installés à
l'arrière du dossier 20, faisant saillie latéralement de sa
partie supérieure, pour un but détaillé plus loin. Le pied 16
consiste en un vérin, dont le cylindre 24 est ancré ~ son
extrémité inférieure au plancher 14 par une plaque boulonnée
d'ancrage 26 et dont la tige est coulissable en rotation au
travers l'extrémité supérieure du cylindre 24. Ainsi, le
-
~02~6
fauteuil 10 peut pivoter autour de son axe 16, en montant ou en
descendant selon le sens de rotation de la tige 28 dans le
cylindre 24, comme il est bien connu dans le métier. En tant que
tel, le fauteuil ne fait pas partie des caractéristiques
essentielles de l'invention.
Selon l'invention, l'on perce deux trous dans le
plancher, en 30 et 32, à proximité de chaque fauteuil 10, par
exemple vis-à-vis les deux accoudoirs 22, 22 respectivement. On
fait passer les troncons d'extrémité d'un boyau flexible 34 au
travers les trous 30 et 32, en 34a, 34b, pour que ceux-ci passent
sous le plancher 14, alors que la partie principale, 34c, demeure
au-dessus du plancher. Le boyau 34 sera suffisamment long, par
exemple environ 4 à 5 mètres, pour que la section supérieure 34c
puisse passer du côté intérieur des accoudoirs 22 pour venir
former une boucle à l'arrière du dossier 20.
L'invention concerne également un appareil de chauffage
pour des spectateurs assis d'un théâtre à ciel ouvert, le théâtre
comprenant un plancher portant une pluralité de chaises, ledit
appareil de chauffage comprenant:
a) une source de fluide caloporteur;
b) une chaudière, alimentée par ledit fluide caloporteur pour
le réchauffer;
c) un premier organe de conduite de fluide, non conducteur de
chaleur, communiquant à son extrémité amont avec ladite
chaudière;
d) un second organe de conduite de fluide, non conducteur de
2 ~ ~2 ~ 6
chaleur~ communiquant à son extrémité aval avec ladite chaudière;
e) un certain nombre de boyaux flexible, élastiques, bons
conducteurs de chaleur, chacun reliant en dérivation lesdits
premier et second organes de conduite de fluide pour permettre la
communication de fluide de l'un à l'autre desdits organes de
conduite de fluide;
f) des moyens de pompage, pour faire circuler ledit fluide
caloporteur réchauffé par la chaudière, dudit premier organe de
conduite de fluide, au travers ledit boyau flexible, puis le long
dudit second organe de conduite, puis de retour dans ladite
chaudière, en cycle fermé et de façon répétée, afin de maintenir
la température dudit fluide caloporteur à l'intérieur d'une plage
thermique prédéterminée, caractérisé en ce que lesdits boyaux
flexibles peuvent être utilisés par les spectateurs pour se
réchauffer en entourant diverses parties de leur corps avec le
boyau, selon les besoins, de façon à pouvoir effectuer un
transfert de chaleur du boyau au corps du spectateur.
Le boyau 34 se doit d'être réalisé à partir d'un
: matériau flexible, élastique mais résistant, et étanche aux
fluides car, nous allons le voir plus loin, un fluide devra y
circuler. Le matériau du boyau doit nécessairement être bon
conducteur thermique, notamment sur sa section principale 34c.
Par exemple, un boyau du type boyau d'arrosage de pelouse, en
plastique ou en caoutchouc, pourrait faire l'affaire.
Le vif de l'invention a trait à l'interconnection de
chaque boyau 34 en regard de chaque fauteuil 10, à tout un réseau
~2~ g :
de canalisations, s'allongeant sous le plancher 14 et illustré
schématiquement à la figure 4. Ce réseau comprend, de façon
simplifée, une source de fluide 36, un tuyau d'alimentation ou
fluide des boyaux en fluide, 38, accouplé à la source de fluide
36, une pompe à fluide 40, un tuyau d'évacuation de fluide 42,
une chaudière 44 et un contrôleur 46 agissant sur la pompe 40 et
sur la chaudière 44. Le fluide de circulation, issu de la source
36, sera préférablement de l'eau courante, sans y être
nécessairement limité. Cependant, ce fluide sera obligatoirement
caloporteur.
Plus particulièrement, la chaudière 44, qui peut être
installée en tout endroit convenable, par exemple sous le
plancher 14 directement sur le sol S, comporte un orifice
d'admission en fluide 48, un ou plusieurs orifices de sortie de
fluide, 50, 50', et, préférablement, un orifice d'évacuation de
fluide 52. Un manchon d'accouplement, du type raccord en T,
54, est installé hermétiquement sur l'orifice d'admission en
fluide 50. Une conduite d'amenée de fluide 56, reliée à la
source de fluide 36, est insérée par son extrémité aval dans le
raccord en T 54, afin d'alimenter en fluide la chaudière 44. Une
conduite principale de fluide chaud, 58, 58, est abouchée par son
extrémité avant dans un raccord simple 60, 60', insére
hermétiquement dans un orifice de sortie correspondant 50, 50'.
Chaque conduite principale en fluide chaud 58, 58' est reliée à
un certain nombre de conduites secondaires 38, 38' par des
manchons de raccord en T, 64, 64' et 64", 64". Ces conduites
'/
secondaires 38, 38' constituent les tuyaux d'alimentation en
fluide des boyaux 34, évoqués plus haut, et y sont reliés par
d'autres manchons de raccord en T , 66, un pour chaque boyau 34.
De la meme façon, une conduite principale de retour de fluide,
68, est abouchée hermétiquement par son extrémité aval au manchon
en T 54 de la chaudière 44. Une section intermédiaire des tuyaux
de retour de fluide, 42, 42', est relié hermétiquement à la
conduite principale de retour 68, par des manchons de raccord à
une entrée et trois sorties 70, 70', et aux boyaux extérieurs
flexibles 34 par d'autres manchons de raccord en T 72, un pour
chaque boyau 34. Les conduites principales 58, 58' et 68 sont
fermées à leurs extrémités aval, alors que les conduites
secondaires de retour, 42, 42', sont fermées à leurs deux
extrémités. La pompe à fluide 40 est installée sur la conduite
principale de retour de fluide 68 à faible distance de l'orifice
d'admission 48 pour le retour de fluide à la chaudière 44. Donc,
l'on obtient un réseau fluidique en cycle fermé.
Avantageusement, une valve de purge 74 est installée dans
l'orifice d'évacuation 52 de la chaudière 44, afin de permettre
l'évacuation de fluide du réseau lorsque nécessaire, e.g. pour
l'entretien du système.
Des valves manuelles 76 contrôlent la circulation de
fluide dans les conduites 56, 68 et 58, 58', à leurs tronSons
d'extrémité amont.
L'on prévoit également, à l'extrémité avant de chaque
boyau flexible 34, une valve mixte 78, à actionnement manuel
~ !~ 2 -~
aussi bien qu'à commande électro-mécanique. Plus
particulièrement, la valve mixte 78 qui sera préférablement
installée sur le tronçon amont 34b du boya~ 34, sous le plancher
14, comporte un levier manuel 80 (figure 2) pivotant sur la
valve, pour commander son ouverture ou fermeture. La valve mixte
78 comprendra également une entrée électro-mécanique 82, reliée
au contrôle 46 par un filage électrique 84, pour commander la
valve en dérivation, indépendamment des leviers manuels 80.
Le contrôle 46 est relié à la chaudière 44 par un
filage électrique 86, et à la pompe 40 par un autre filage
électrique 88, afin de pouvoir les commander. Ce contrôle 46
peut être d'un type connu, à microprocesseur alimenté par une
source de courant électrique 90, par exemple à courant alternatif
ou à piles.
Le système selon l'invention est utilisé comme suit.
Un certain temps avant la représentation théâtrale, par exemple,
une heure avant l'ouverture des portes du théâtre, des valves 76
sont ouvertes, la pompe 40 est mise en marche, et on allume la
chaudière 44, de façon à permettre la circulation de fluide de la
source 36 à la chaudière 44; et de là, dans le réseau de
conduites principales et secondaires 58, 58', et 38, 38', et son
retour par les conduites de retour 42, 42' et 68 dans la
chaudière. Ainsi, le fluide circulera dans le réseau en cycle
fermé de façon à ~tre réchauffé à intervalles réguliers dans la
chaudière, par exemple un cycle complet à toutes les dix minutes.
2~2~4~6
Le contrôleur 46, grâce à des boutons de commande,
permet ~ un opérateur de contrôler la température du fluide, en
agissant sur l'élément chauffant de la chaudière 44 et en
mesurant la température du fluide par un thermomètre (non
représenté) via le ~ilage 86. Vn rhéostat sur le contrôleur 46
permet également de moduler la vitesse d'écoulement de fluide
dans le réseau de conduites, en agissant sur la pompe 40 via le
filage 88 et, donc, de contrôler la température moyenne du
fluide, car, plus le fluid0 circulera rapidement au travers la
chaudière, plus sa température moyenne sera homogène, i.e. proche
du plafond thermique de la chaudière. Toutes les valves 78 à la
base des fauteuils 10 demeurent fermées, en dehors des heures de
représentation du théâtre, un opérateur peut déclencher à
distance l'ouverture de ces valves 78, en manoeuvrant des
commandes sur le contrôleur 46, afin de permettre la circulation
de fluide chaud dans les boyaux flexibles 34. Evidemment, l'on
prévoir une minuterie reliée au microprocesseur du contrôleur 46,
qui déclenche automatiquement l'ouverture des valves. Dans le
cas où l'on prévoit qu'une fraction seulement des sièges sera
occupée, on peut entrer en mémoire dans le contrôleur 46 la liste
des sièges (numéros de rangées et de colonnes) qui seront
inoccupés de façon à leur couper l'alimentation en eau chaude
afin de limiter les déperditions de chaleur. Les leviers 80
seront utiles pour actionner manuellement les valves 78 dans le
2S cas où il n'y aurait pas de contrôleur (lequel est optionnel) ou
lorsque le contrôleur serait défectueux.
.
2~Ll'~ ~
Le boyau flexibe 34 peut etre soutenu de façon usuelle
au-dessus du plancher 24 par les conduites 23, tel qu'illustré
aux figures 1 et 3. Durant la représentation, le spectateur P
assis sur le banc 18 pourra retirer le boyau 34 des crochets 23
et se le passer autour de la nuque, tel gue suggéré à la figure
2. Bien entendu, le spectateur pourra choisir divers
arrangements de boyaux autour de son corps, en fonction des
parties du corps à réchauffer. Ls boyau 34, par sa flexibilité,
son élasticité et sa longueur, se prête bien à cet exercice.
La température du fluide pourra varier à l'intérieur
d'une plage thermique confortable et, préférablement, sera de
l'ordre de 54~C ( 130~F).
Tout le réseau des conduites sous le plancher 14 pourra
être supporté simplement sur le sol S.
Un filtre à eau 92, peut etre rajouté à la conduite
56, lorsque le fluide caloporteur est de l'eau non purifiée, par
exemple en provenance d'un cours d'eau pollué. ~ -
Un réservoir d'expansion 94, de conception connue,
devrait être installé sur la conduite de retour d'eau, 68, en
amont de la pompe 40, pour permettre une dilatation de l'eau avec
l'augmentation de sa température, sans rupture du système de
canalisation. En effet, on sait que la densité spécifique de
l'eau, P, décroit d'environ 2% lorsque sa temp~rature augmente de
10 à 60~C. Par précaution, il convient également de prévoir une
valve de purge de pression, 96, installée sur la conduite 68 en
11
~ ~ 2 ~
aval du réservoir d'expansion 94, pour libérer la pression du
système de canalisation lorsque cette pression excède le plafond
toléré par le réservoir d'expansion 94. Un manomètre 98 peut
être fourni pour vérifier de visu cette pression du système
fludique dans le réseau de canalisation de la figure 4.
Les figures 5 à 7 montrent des variantes de boyaux
extérieurs, 34 ', 34" et 34"', respectivement. Dans le modèle de
la figure 5, les raccords 66 des conduites d'alimentation en eau
38 sont remplacés par des raccords à une entrée et trois sorties,
100, de sorte que non plus un mais bien deux boyaux 102, 104
communiquent avec ce raccord 100. Les deux boyaux 102, 104
s'abouchent à leur extrémité aval à un raccord en T, 106, duquel
s'échappe un troisième boyau 108 qui lui viendra s'aboucher de
faSon communiquante au manchon en ~, 72, de la conduite de retour
lS d'eau, 42. Ainsi, le boyau 102 pourra être enroulé autour de la
nuque du spectateur, comme dans le cas du premier modèle de
boyau, 34, alors que le boyau 104 pourra passer au travers
l'épaisseur du siège 18 et du dossier 20, pour que ceux-ci soient
également réchauffés et, donc qu'ils réchauffent le spectateur à
la manière d'une "couverture chauffante". Le boyau 104 passe au
travers une troisième ouverture 30' du plancher 14, e.g. sous le
pied creux 24 de la chaise.
Le siège 18 et le dossier 20 doivent être réalisés en
un matériau bon conducteur de chaleur.
Le modèle de la figure 6 est identique à celui de la
figure 5, sauf qu'il comprend un boyau supplémentaire 110
12
'~ ~ 2 ~
spécifiquement pour le dossier 20 de la chaise, en y étant
encastré comme pour la partie aval du boyau 104 de la figure 5.
Des manchons de raccord en T, 112 et 114, permettent de relier ce
boyau 110 aux autres boyaux de l'ensemble 34".
Le modèle de la figure 7 montre une autre variante
d'ensembles de boyaux multiples 34"', y compris un double tuyau
allongé 110', 110", pour le siège 18 et le dossier 20 de la
chaise.
Dans la description ci-dessous, à chaque fois gu'un
raccord ou manchon est mentionné, pour raccorder des boyaux ou
des conduites, il s'entend qu'il s'agit d'un raccord hermétique
qui permet une communication fluidique sans fuite, et qui soit
fait d'un matériau inerte et non réactif vis-à-vis le fluide de
circulation. Les diverses conduites de canalisation sous le
lS plancher 14 seront de préférence rigides, mais devront aussi être
faites d'un matériau non réactif au fluide, comme pour la
chaudière 44.
20'
