Brevet FR2308875A1 — publié le 19761119

La lumière visitle appartient au comaine des ray mncmonts (lectromagnétiques quis'étendent des ondes hortziennes aux ray@ns Y émis par l s substances radioactives en passant par les rayonnements infra-rouges visibles . t U.V., les limites du visible étant fixées par la sensibilité de l'@eil. Le rayonnement permct un transfort d'éner@ie d'une source rayonnante vers un réccpte@r. Le soleil n'env@ie pas de chaleur, mais bion de l'énergie dont le véhicule est le rayonnement solaire, cette énel ie se transformant par la suite, et pour une partie, n chaleur. L'émission d'énergie pe@t rés@lter de phéremènes variés : @écharges électriques dans un gaz raréfié, émission photochimique, phosphorescence. Elle se produit aussi par élévation de la température de la source. La surface d'un corps porté à une température suffisante va rayonner et la longurur d'onde de ce rayonnement va être fonctien de la température. la corps recevant ce rayonnement en absorbera une partie et réfléchira l'autre partie. La fraction absorbée sera transfermée en chaleur, ce qui élevera la tempé- rature du corps. D'autre part, un corps noir à la propriété t'adsorber la totalité de l'énergie reçue et done sa surfacc a un pouvoir absorbant x = 1, quelle que soit la longueur d'onde u rayonnement reçue. Ce corps noir transforme cette énergie rayonnée en chaleur, ce qui a pour effet d'élever sa température qui va être réémise sous forme d'énergie calorifique et pour une température donnée, ce corps noir va av@ir an pouvoir émissif calorifique qui tendra à être égal à la quantité d'énergie reçue. L'appareil décrit ci-dessous est une application de ce principe, Une source lumineuse rayonne une ènergi son filament qui doit être porté, pour avoir une émission lumineuse, à des températures très élevées. Ces pert s calorifiques sent très importantes puisque l'on considère qu pour une lampe à incandescence le rendemc nt luninique L'est que de 2,10 % (:' rendemert maximum 1 W procurerait un flux lumin ux e SG0 lm. Cr, une lampe Ce 100 W, procure environ 1 100 lm.Si pour cette lampe toute l'énergie était transformée en lumière, nous devrions avoir 66 000 in. Le rendement est nonc de 1 100 = 2,12 @). 66 000 L'énergie non utilisée est transformée pour sa plus grande partie en rayonnement calorifique, et la température de paroi des verres constituant l'ampoule peut être portée à des températures considérables. (Dans certaines lampes à vapeur de sodium cette température de paroi peut atteindre 1 280 C.). L'appareil va done comporter (voir plarch - 1 lampe L dont la température de paroi va êtr le plus élevé pes- sible. (Lampe à vapeur ('iode, sodium, etc...). Les lampes à incandescene sont utilisables mais le rendement sera moindre. - 2 parois verticales (A) en matière non conductrice du point de vue thermique, mais à surface réfléchissante polit - 2 parois à ailette (B) dont les surfaces externes seront noircies et ayant la meilleure conducti@ilité thermique possibl , t dont lis surfacc-s parallèles à la lampe sont lisses. - L'élément (C) est une surface sphérique fait C' @'une matière thermi- quement non conductrice réfléchissante telle que les plaques (A). Cette surface est chargée de rayonner l'éncrgie sur les plaques (A), qui elles-mêmes les renverront selon les lois de la réfractien sur les plaques neires (B). Son foyer est situé sur l'axe perpen@iculaire de L. - La plaque (D) est une autre surface sphé@ique dont le contre est celui de (L). Sa fonction est similaire à celle de la plaque (C). -(L) est l'entrée d'air inférieure dont l'angle d'inclinaison est de 120 par rapport à (@). -(F) est la sortie d'air chaud dont l'anrle d'inclinaison est de 120 par raport à la plaque (A). -(G) et (H) sont deux plaques vertieales écartées des plaques (@) et entre lesquelles passe l'air ambiant. Peur au@manter la longévité des lampes, @ntre autres celles à vapeur d'iode, un dévoltage de lor est @@ etué. Cette valeur amenant un quadruplement de la vie de la lampe, Le filament de ces lampes, en fonetion ement normal se trouve aux environs de 3 800 K. le dévoltam va les ramener aux alentours de 3 500 K. Copendant, par effet de réflexien, une certaine éncrgie va être ra m@née sur le filament et sa température va remonter. Pour éviter cet inconvénient, une régulation électronique va maintenir constante cette température. Te principe en est le suivant, et les températures données n, ont que valeur d'exemple. Pour une température de filament de 3 500 K, la température de sortie duflux d'air chaud est d'enviren 70 . Une augmentation de température du filament va se traduire par une augmentation de température du flux d'air. Cetie température est mes trée en permanence par une thermistance montée dans un diviseur de tension. La tension recu illie aux bornes de ce diviseur va etre variable et sera fonction de la température. Cette tension va commander un V.C.O. (voltage controll@d oscillator) dont la fréquence va être fonction de la tension d'entrée. Cette fréquence va sorvir à commander l'angle de conduction d'un thyristor ou d'un triac faisant varier la tension aux bornes de la lampe. En vioc, de diminuer la consommation électrique, la tension sera envouée par impulsion dont le rapport cyclique pourrait être ajusté dans le rapport de 1 à 1 (conduction.) 1 3 repos Cependant, il faudra avant que ce régime impulsionnel se motte en fonctionnement, que la température normale du flux soit atteinte. D'autre part, l'appareil comprend In thermostat électronique réglable mesurant la température de l'air ambiant. Le schéma électronique se compose ainsi (voir figure 2). Th1 est une thermistance chargée de mesurer la température du flux d'air. 1 est un amplificateur opérationnel monté en trigger de schmidt à hysteresis ajustable. Le seuil de conduction haut du trigger est réglé pour une température de 700 C par exemple, ce qui veut dire que jusqu' à ce que le flux d'air atteint la température de 700, la sortie S1 sera à l'état 0, et à 70 la sortie Sl va pass r à l'état 1. l. l'hyteresis fait que si ensuite la tem- pérature du flux d'air descend (suivant le réglage effectué) jusqu'à une tem- pérature Ce 600, la sortie S1 du trigmer gardera l'état 1, mais à 60 , elle repassera à l'état 0. Elle ne repassera à l'état 1 qu'à 700 et le cycle recommen- cera. Cette sortie S1 à 1 ou à C commande un circuit logique NOR 6 à deux entrées. Sur la seconde entrée de ce NOR est monté un oscillateur /2/ dont la fréquence est ajustée de façon à ce qu'il puisse fournir des impulsions commandant l'angle de conduction d'un triac /12/ par l'intermédiaire d'un trans formateur d' impulsion /11/. Cette fréquence c'sot réglée de façon définitive, de telle sorte que seuls 90% de la tension nominale de la lampe soient présents à ses bornes. Un circuit NOR ayant un 0 sur l'une de ses entrées équivaut à ion interrupteur formé, Donc lorsque la sortie S est à zéro, les impulsions peuvent pass r à travers 6. Lorsque la sorti est à 1, l'interrupteur 6 est ouvert et les impulsions ne peuvent plus passer. Un inverseur /7/ présente un 1 " l'entrée du NOR 5 lorsque S1 est à 0, empêchant le passage d'impulsions présentes sur sa seconde entrée, ou un O lorsque S1 est à 1 permettant le passage d'impulsions. Th2 est une thermistance mesurant aussi la température du flux d'air chaud. Elle est montée dans un diviseur de tension et commande l'entrée d'un V.C.O. /3/ (Voltage controlled oscillator). Les impulsions fonction de la tension d'entrée sont mises en forme par un trigger /4/ et acheminées vers un NOR /8/ à deux entrées. La seconde entrée de ce NOR /s7 est commandée par un trigger /5/ à seuil de basculement réglable. Ce trigger est commandé par un diviseur de tension dans lequel est insérée une thermistancc Thz chargée de mesurer la température ambiante. Tant que la température ambiante est inférieure à celle affichée, le trigger présente un O sur sa sortie S5 et l'interrupteur 8 est fermé, permettant le passage des impulsions issues des circuits /3/ et /4/. Un multivibrateur astable /14/ ferme ou ouvre l'interrupteur 9, permettant ou interrompant le passage des impulsions issues de /8/. Ce multivibrateur /14/ détermine le fonctionnement impulsionnel de la lampe 13. En résumé Tant que la température du flux d'air n'atteint pas sa valeur de régime normal et que la température de l'air ambiant est inférieure à une -température ambiante choisie, la lampe (13) fonctionne en continu avec un déviltage de 10 %. Si la température de l'air ambiant est supérieure à celle affichée, l'appareil ne peut se mettre en route. Lorsque la température du flux a atteint sa valeur de régime et que la température ambiante est inférieure à celle affichée, l'appareil fonctionne en régime impulsionnel et la température du filament est maintenue constante par variation de sa tension d'alimentation. Lorsque la température de l'air ambiant devient égale à celle affichée sur le thermostat, l'appareil s'arrête, Sila température du flux d'air chaud descend au-dessous d'une certaine valeur réglable, par lthyteresis du trigger /1/, et que la température ambiante est toujours inférieure à celle affichée, le régime impulsionnel est stoppé et la lampe fonctionne de nouveau on continu jusqu'à ce que le flux d'air chaud ait à nouveau atteint sa température de régime. REVENDICATIONS 1 - Appareil générateur d'énergie calorifique à circulation par con voction naturelle ou forcée,caractérisé en ce que la source d'énergie est constituée par des sources d'énergie lumineuses 2 - appareil générateur d'énergie calorifique suivant revendication n01, caractérisé en ce que ces sources lumineuses peuvent être, soit des sources à incandescence fonctionnant dans le vide, soit des lampes à gaz (O - H Ag -He - Ne - Ar, etc ...), soit à vapeur (iode, sodium, etc ...). 3- ;appareil générateur d'énergie calorifique suivant revendications nO 1 et 2, caractérisé dans le fait que cet appareil ne sert que pour le réchauffement de l'air ou de fluides (liquides ou gazeux), l'énergie maximum étant destinée à la production d'énergie calorifique. 4 - .5.ppareil générateur d'énergie calorifique suivant revendications nO 1, 2, 3, caractérisé en ce que l'appareil comporte un système de plaques à ailettes, telles que désignées dans la description générale et suivant la figure nO 1, et que lesdites plaques sont constituées dans des matériaux traités de façon à avoir un pouvoir de rayonnement, énergétique maximum, suivant la température de fonctionnement (ces métaux et ces traitements pouvant être différents suivant la nature des sources lumineuses employées) la caractéristique demandée étant celle du rayonnement calorifique maximum. 5 - pareil générateur d'énergie calorifique suivant revendications nO 1, 2, 3, 4, caractérisé en ce que cet appareil comporte en regard des plaques telles que décrites dans la revendication 4, deux autres plaques non conductrices thermiquement mais polies et brillantes. 6 - Appareil générateur d'énergie calorifique suivant revendications 1, 2, 3, 4, 5, caractérisé en ce que l'appareil comporte 2 calottes sphériques non conductrices thermiquement mais brillantes et polies. Ces plaques étant dans une position horizontale, montées l'une en bas, l'autre en haut de l'appareil. 7 - Appareil générateur d'énergie calorifique suivant revendications nO 1, 2, 3, 4, 5, caractérisé en ce que la lampe peut fonctionner en régime normal, ou sous-voltée ou survoltée, ceci ayant une influence sur les températures et sur le temps de vie des sources. 8 - Appareil générateur d'énergie calorifique suivant revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil possède les moyens électroniques suffisants pour pouvoir prendre, analyser et comparer les températures du flux d'air et la température ambiante. 9 - appareil générateur d'énergie calorifique suivant revendications précédentes, et en particulier nO 8, caractérisé en ce que les résultats des analyses et des comparaisons vontdéterminer, soit l'arrêt, soit la marche de l'appareil en continu, soit sa marche en régime impulsionnel. 10 - A pareil générateur d'énergie calorifique suivant revendications précédentes, et en particulier r;O 9, caractérisé en ce que, lorsque le flux d'air ou le liquide a atteint sa température de régime, l'appareil passe automatiquement en alimentation par régime impulsionnel, et ce tant que la tempéra ture de régime ne descend pas au dessous d'une certaine valeur définie à l'avance. 11 - Appareil d'énergie calorifique suivant revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil comporte un thermostat réglable sensible à la température ambiante.