Brevet FR2299599A1 — publié le 19760827

L'invention concerne un appareil à rayonnement de chaleur comprenant au moins une source de rayonnement de chaleur, de préférence alimentée électriquement, et un carter entourant cette source au moins en partie, notamment avec un réflecteur destiné à concentrer le rayonnement de chaleur sous forme ponctuelle ou linéaire. I1 est connu d'utiliser la chaleur de rayonnement avec une température relativement basse et une densité de rayonnement faible correspondante pour le chauffage de locaux d'habitation ou de travail. Dans ce cas, les rayons calorifiques sortant de l'appareil de rayonnement thermique sont répartis dans le local en position soit parallèle, soit divergente. Bes rayonnements divergents, dans le cas des appareils de chauffage connus, sont satisfaisants et souhaitables, car ils servent au chauffage de locaux étendus. Les dispositifs de chauffage par rayonnement utilisés dans des processus techniques ou sur des machines sont des appareils à rayonnement disposés à poste fixe, qui chauffent, avec un rayonnement divergent, par exemple une enceinte de four, ou bien ils sont disposés à plat audessus de la surface supérieure du matériau à échauffer. L'invention pose, par ailleurs, le problème nouveau de réaliser un appareil de rayonnement de chaleur qui soit utilisable comme appareil mobile d'emploi à la main, dans lequel le rayonnement de chaleur concentré en faisceau produit par la source soit disponible, avec une densité d'énergie aussi grandi que possible à une-certaine distance de la source de rayonnement, en vue du traitement d'objets avec des pertes aussi réduites que possible. Dans ce but, l'invention a pour objet un appareil caractérisé par un corps de capot, à face intérieure réfléchissante, entourant la totalité du rayonnement de chaleur, et monté sur le carter, ce capot étant pourvu d'une ouverture de sortie au voisinage du foyer du rayonnement concentré en faisceau, et présentant une section transverpale allant en se rétrécissant en forme de buse vers l'ouverture de sortie, dans le but & un groupement et d'une concentration complète des rayons, l'appareil mobile étant orientable, au moyen d'une poignée, pour diriger le faisceau de chaleur concentré vers un objet à traiter placé au voisinage de l'ouverture de sortie. Grâce au corps en formé de capot, l'énergie de rayonnement produite par la source de rayonnement de chaleur dans l'appareil conforme à l'invention est mise à disposition sans perte, dans le domaine de l'ouverture de sortie pour le traitement d'un objet. C'est seulement ensuite l'emploi du capot se raccordant au carter et à son réflecteur qui a pour effet une concentration parfaite du rayonnement9 et une orientation de la chaleur de rayonnement collectée à 100 % sur l'objet à traiter. Cet effet est obtenu par une seconde réflexion ou une réflexion multiple sur les parois intérieures du capot. -Le capot empoche ainsi tout rayonnement de dispersion qui existerait comme dans le cas du chauffage de locaux. Le corps de capot forme alors en quelque sorte une buse de rayonnement de chaleur qui collecte l'énergie de rayonnement. Le rayonnement de chaleur de l'appareil conforme à l'invention peut titre dirigé en faisceau avec une densité d'énergie élevée sur un domaine de travail de forme ponctuelle ou linéaire. Pour le positionnement, la poignée est prévue comme organe de maintien. L'appareil peut être utilisé avec avantage à l'atelier et également pour des travaux ménagers. L'appareil de rayonnement de chaleur de l'invention est utilisable à des points de vue variés pour le traitement d'objets. Seul un capot conforme à l'invention peut permettre un tel emploi diversifié. Ce capot qui s'oppose à toute dispersion du rayonnement protège également l'utilisateur contre des brûlures ou l'éblouissement. Ainsi qu'il a été mentionné plus haut, le capot donne, dans l'appareil de rayonnement, la possibilité de collecter le rayonnement à 100 % et également de concentrer le rayonnement de la source dans le domaine de l'ouverture de sortie du capot. Ceci peut être obtenu en prévoyant une section transversale de l'ouverture de sortie inférieure à la surface extérieure de la source de rayonnement. On réalise ainsi une concentration du rayonnement par unité de surface, c'est-à-dire que la densité du rayonnement (densité par unité de surface) dans le domaine de l'ouverture est supérieure à la densité du rayonnement sur la surface extérieure de la source de rayonnement. Dans le cas d'une source de rayonnement thermique du commerce de 1000 watts avec filament de rayonnement, on obtient, avec une surface extérieure d'environ 100 cm, une densité de rayonnement d'environ 10 watt par cm. Si un appareil de rayonnement thermique conforme à l'invention, dont l'ouverture de sortie présente, par exemple, une section 2 transversale de 50 cm , est équipé avec ce filament de rayon- nement, on obtient dans le domaine de l'ouverture de sortie une densité de rayonnement de 20 watt par cm2. Ceci correspond donc àjun doublement de la densité d'énergie de la surface de la source émettrice de rayonnement. On peut ainsi obtenir, avec cet appareil, avec une puissance installée relativement faible, une densité de rayonnement élevée pour le traitement d'un objet placé à l'ouverture de sortie. Cet appareil qui peut fournir une densité d'énergie élevée peut cependant être raccordé à une prise de courant usuelle à fiche, l'effet étant obtenu par le capot selon l'invention. En vue de l'amélioration de la réflexion des rayons calorifiques sur la surface intérieure du capot, l'intérieur de l'appareil peut etre prévu avec une couche de revêtement spéciale réfléchissant les rayons. Un tel capot à réflexion intérieure agit comme un élément optique avec mise en faisceau du rayonnement sans perte notable d'énergie. Le capot conforme à l'invention présente encore l'avantage supplémentaire que le personnel de service peut constater la position du foyer du rayonnement, en prolongement des génératrices du capot, et régler en conséquence l'appareil dans la mèsure où on désire travailler au voisinage de l'appareil. Avec l'appareil de l'invention, il est possible, par exemple, d'échauffer des aliments et des boissons dans une cuisine ou sur une table, dans les assiettes, avec une grande énergie et en un temps très court. L'appareil convient également pour dégeler des aliments congelés. Dans un atelier, il est possible d'échauffer de petites zones limitées de pièces à travailler. En outre, l'appareil peut être pourvu, dans las zone de sortie du rayonnement hors du armer ou du réflecteur-d'au moins une lentille de condenseur traversée par les rayons. Pour des cas d'emploi de l'appareil de rayonnement thermique, aussi bien dans la maison que dans l'atelier, les rayonnements compris dans le domaine de l'infrarouge conviennent parfaitement. Le mode de rayonnement le plus avantageux pour l'objet doit alors être sélectionné dans chaque cas. On peut, en conséquence, monter également différentes sources de rayonnement, de sorte que des émetteurs de rayonnement avec différentes longueurs d'ondes peuvent être branchés alternativement ou en commun. Enfin, il est également possible de monter différents filtres pour le rayonnement. L'invention est décrite ci-aprée à propos de plusieurs exemples de réalisation, avec référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil de rayonnement de chaleur dans une réalisation avec réflecteur et corps de capot; - La figure 2 est une vue en élévation latérale de l'appareil dans une autre forme de réalisation avec une lentille d condenseur; - La figure 3 montre différentes ouvertures de buse pour l'appareil; - Ia figure 4 montre une autre forme de réalisation de l'appareil avec deux corps de capot emboitës l'un dans l'autre; - Les figures 5 à 7 concernent une autre forme de réalisation sous forme d'appareil plat; - La figure 8 est une vue en perspective d'un appareil suivant les figures 5 à 7;; - La figure 9 montre une autre forme de réalisation avec des fentes de refroidissement. l'appareil de rayonnement de chaleur comprend un carter 4 qui peut être constitué à l'intérieur comme un réflecteur 5, ou contenir un réflecteur 5 disposé dans sa surface intérieure concave. Une poignée 6 est prévue sur le carter 4 et au moins une source de rayonnement de chaleur 1, 1' est disposée à l'intérieur du réflecteur 5. Le réflecteur 5, disposé au voisinage de la source de rayonnement de chaleur, peut etre en métal, ou en verre avec une surface extérieure réfléchissante sur sa face intérieure. Le carter peut également être constitué sans réflecteur, notamment lorsque les éléments rayonnants montés n'émettent que d'un ctë en direction de l'ouverture de sortie. Sur le carter 4, est monté un corps de capot 8 entourant le rayonnement de chaleur concentré en faisceau, et réfléchissant sur sa face intérieure. Ce capot est pourvu d'une ouverture de sortie 9, au voisinage du foyer du faisceau de rayonnement, dont la section transversale est rétrécie, du carter 4 vers la sortie 9 en forme de buse, dans le but de capter et concentrer la totalité du rayonnement. Le capot 8 est, dans la forme de réalisation des figures 1 et 2, en forme de tronc de cbne ou de buse se rétrécissant vers l'ouverture de sortie 9. Comme ouverture de sortie 9 ou section de buse, on peut utiliser les formes représentées en figure 3. Suivant la forme donnée au corps de capot, l'ouverture de sortie de chaleur 9 peut être circulaire, ovale, allongée ou en forme de fente. En outre, la forme du faisceau sortant de l'orifice de sortie de chaleur 9 peut être rendue plus étroite ou de section- transversale différente par des buses supplémentaires 10 emboîtées sur le carter 8. Ces buses supplémentaires 10 peuvent être, par exemple, coulissées sur le carter 4, aveé le corps de. capot 8 monté rigidement avec le réflecteur 5, ce qui modifie l'ouverture de sortie de .chaleur 9. les surfaces intérieures du corps de capot 8 sont réfléchissantes par elles-mêmes, étant par exemple polies miroir, ou bie"n elles sont pourvues d'un revêtement réfléchissant le rayonnement de chaleur qui, le cas échéant, concentre les rayons dispersés et améliore la mise en faisceau du rayonnement. Dans la forme de réalisation suivant la figure 2, une lentille 7 est prévue en supplément pour la focalisation, du rayonnement. Le corps de capot de forme conique apport l'avantage supplémentaire que le personnel de service peut évaluer la position du foyer, sur le prolongement des génératrices du cône. L'ouverture de sortie de chaleur 9 peut, dans le cas drun corps de capot 8 en forme de tronc de c3r.ew être de forme circulaire, comme représenté par exemple dans la figure 3. Une petite ouverture de sortie circu'aire avec un faisceau très étroit et concentré,. et une densité d'énergie correspondante très élevée, peut présenter un avantage spécialement pour réaliser un appareil d'atelier avec une irradiation étroitement localisée, presque ponctuelle pour l'échauffement d'un emplacement désiré d'un objet.Pour le reste, la densité du rayonnement, dans le cas d'un faisceau bien focalisé géométriquement, peut également être variée en modifiant la distance entre l'ouverture de sortie de chaleur 9 et la surface extérieure de l'objet à irradier, la distance au foyer étant réglée différemment suivant la concentration maximale vers l'objet. Pour des buts d'usage domestique, notamment pour le chauffage ou le réchauffage d'aliments ou autres substances, ainsi que pour rôtir ou griller, il est avantageux d'utiliser des ouvértures de sortie de chaleur ovales ou allongées (figure 3) et un faisceau de section transversale allongée correspondante. Une telle forme allongée de faisceau pet être obtenue par exemple avec une buse de forme aplatie, ovale, dans le domaine de l'ouverture de sortie. Si l'on doit utiliser une ouverture allongée, avec préférence ou en permanence, il est recommandé, pour obtenir une mise en faisceauoptimale en adaptation avec l'ouverture de sortie de chaleur 9, de constituer également le réflecteur et le carter de forme ovale ou allongée correspondante, et d'y adapter les éléments émetteurs de faisceau de rayonnement. Suivant le matériau utilisé, le carter 4 et le corps de capot 8 ainsi qu'également la buse supplémentaire 10 peuvent être chauffés. Ces pièces peuvent également être recouvertes le cas échéant, extérieurement, d'un revêtement isolant de la chaleur. Pour la manipulation de l'appareil de rayonnement de chaleur, on utilise la poignée 6 qui est montée sur le carter 4 ou également sur le corps de capot 8. On peut également utiliser deux poignées. On peut aussi prévoir des pieds pour le montage sur une table ou sur un établi. Pour réaiiser une forme ovale allongée de l'ouverture de sortie de chaleur 9, et ainsi un rayonnement de chaleur en faisceau de forme rectiligne, il est recommandé d'adopter le mode de construction suivant les figures 5 à Dans ce mode de construction, le réflecteur 5' est constitué, pour la production d'un rayonnement convergent ou focalisé en faisceau de type rectiligne, comme une coquille de réflexion allongée. Le corps de capot 8' est constitué avec des parois latérales 12 se raccordant aux bords longitudinaux de la coquille de réflexion, convergeant en forme de buse vers l'ouverture de sortie de chaleur 9', et des parois latérales 12 de forme trapézordale se raccordant aux côtés frontaux 13' de la coquille de réflexion et qui sont inclinés obliquement vers l'intérieur. Cet ensemble peut etre désigné comme une buse aplatie. Ia source de rayonnement thermique en forme de barre 1' s'étend presque sur toute la longueur de la coquille de réflexion 5' et elle est montée dans le prolongement de la poignée 6, qui sert avantageusement à l'insertion du câble électrique d'amenée de courant. Dans ce mode de construction de l'appareil, les rayons de chaleur sont focalisés dans une zone de travail allongée. Comme ouverture de sortie de chaleur 9' est prévue une fente qui s'étend sur la longueur de l'appareil de rayonnement. Cet appareil peut avantageusement entre utilisé pour l'échauffement d'objets allongés, ou l'irradiation de surfaces en faisant basculer l'appareil devant ces surfaces. Un exemple de ce mode de construction est représenté en perspective dans la figure 8. Pour des buts spéciaux, l'appareil peut également etre équipé avec des filtres optiques, qui sont montés sur l'ouverturé de sortie de chaleur 9 et ne laissent traverser que la partie du spectre de rayonnement désirée pour une irradiation. De tels filtres ne sont pas représentés sur les figures. De même, il est possible de monter dans l'appareil des sources de rayonnement avec des longueurs d'ondes différentes. Enfin, l'appareil peut être recouvert sur son ouverture de sortie de chaleur 9, avec une garniture en verre, par exemple une plaque de verre au quartz. I1 a déjà été mentionné que le réflecteur 5 et le corps de capot 8, ainsi que le carter 4 et la buse r:?Tomèntaire 10 peuvent être chauffés, de sorte que, dans er+nines circonstnnces, une isolation thermique est nécessaire comme protection. contre le contact. Dans certains modes de construction, il pourrait être nécessaire de refroidir l'appareil de rayonnement de chaleur par un courant d'air (par convection) et de protéger l'élément émetteur de rayonnement contre une surchauffe. Dans ce but, pourraient être prévus, conformément à la figure 10, des perçages de refroidissement ou fentes 16 sur le carter ou sur le corps de capot 8 qui permettent un écoulement d'air par un effet de cheminée. Il pourrait également être prévu un ventilateur pour produire un courant d'air forcé à travers le carter. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadrè de l'invention. REVENDICÂT IONS 10) Appareil à rayonnement thermique, comprenant au moins une source de rayonnement de chaleur, notamment alimentée électriquement, et un carter entourant cette source au moins en partie, notamment avec un réflecteur destiné à concentrer le faisceau de rayonnement de chaleur sous forme linéaire ou ponctuelle, appareil caractérisé par un corps de capot (8), à face intérieure réfléchissante, entourant la totalité du rayonnswent de chaleur, et monté sur le carter (4), ce capot étant pourvu d'une ouverture de sortie (g) au voisinage du foyer du rayonnement concentré en faisceau, et présentant une section transversale allant en se rétré crissant en forme de buse vers l'ouverture de sortie, dans le but d'un-groupement et d'une concentration complète des rayons, l'appareil mobile étant orientable, au moyen d'une poignée (6), pour diriger le faisceau de chaleur concentré vers un objet à traiter placé au voisinage de l'ouverture de sortie. 20) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé par au moins une lentille de condenseur (7), transparente pour les rayons de chaleur, disposée dans le domaine'de sortie du rayonnement de chaleur du carter. ) ) Appareil suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface intérieure du corps de capot (8) est rendue réfléchissante par un revêtement spécial ou par un traitement de surface approprié. 40) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, çaractérisé en ce que le réflecteur (5) pour produire un rayDnnement ponctuel, est symétrique par rotation et le corps de capot (8) a la forme d'un tronc de cône. 50) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour produire un rayonnement en faisceau linéaire convergent, le réflecteur (5') est constitué par une coquille réfléchissante allongée, et le corps de capot (8') est constitué comme une buse aplatie, avec-des parois latérales (12) inclinées l'une vers l'autre en forme de buse vers l'ouverture de sortie allongée (9') et se raccordant aux bords longitudinaux de la coquille de réflecteur, et avec des parois latérales (13) de forme trapezoldale se raccordant aux parois frontales de la coquille de réflecteur. 60) Appareil suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les formes de section transversale de l'ouverture de sortie de chaleur (9) du corps de capot (8) sont modifiables au moyen de buses supplémentaires interchangeables (10). 70) Appareil suivant 1'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le carter (4), le réflecteur (5), et la lentille (7), ainsi que le corps de capot (8) peuvent avoir leur température réduite au moyen d'un dispositif de refroidissement. 80) Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que, comme dispositif de refroidissement, des perçages (16) ou fentes sont prévus dans la paroi du corps de capot. 90) Appareil suivant itune quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par plusieurs sources de rayonnement de chaleur (1, 12) de longueurs d'ondes différentes, qui peuvent être branchée individuellement ou en commun. 100) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le rayonnement de chaleur est modifiable au moyen de filtres de rayonnement, interchangeables à monter dans le domaine de l'ouverture de sortie de chaleur (9). 11 ) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie de chaleur (9) pour le rayonnement de chaleur est recouverte par une plaque de verre au quartz.