Brevet FR2567706A1 — publié le 19860117

La présente invention a pour objet, à titre de produit industriel nouveau, un dispositif concernant le chauffage de locaux d'habitations ou autres par un radiateur individuel à micro-ondes dont la source d'énergie consiste en ondes électromagnétiques à haute fréquence (2450 mégahetz) émises par un magnétron alimenté par un courant électrique. Dans les dispositifs connus à ce jour et commercialisés, l'énergie employée pour la chauffe de radiateur individuel ou central est d'origine différente. Les radiateurs fonctionnant à l'électricité emploient ordinairement une résistance chauffante de type ressort ou lampes. Certains radiateurs électriques se complètent de blocs réfractaires situés autour des résistances. D'autres encore chauffent un liquide diffusé à l'intérieur du radiateur à l'aide d'une résistance blindée, immersible, (le liquide étant destiné à retenir et à diffuser la chaleur. I1 peut se composer d'huile, d'eau, avec éventuellement des additifs comme le sel de gloter destiné à créer une inertie de chauffe plus importante). D'autres procédés encore de-radiateurs emploient le bois, la sciure de bois, le charbon, le gaz, le fuel, l'huile lourde, la vapeur, l'air etc... Ces dispositifs ont pour principaux inconvénients d'être ou bien d'une manipulation désagréable et pénible (bois, sciure, charbon) ou bien encombrant, posant des problèmes de stockage (bois, charbon, fuel ou huiles lourdes), dangereux dans certains cas (gaz) ou bien très onéreux demandant une isolation thermique importante et coûteuse des espaces à chauffer (convecteurs et radiateurs à résistances électriques) sans parler de chauffage central de type classique demandant une installation assez lourde de tuyauterie pour relier l'ensemble du réseau de radiateur à la chaudière central-e. En plus de la mise en oeuvre compliquée de ce type de chauffage, il faut également souligner l'inconvénient inesthétique de la tuyauterie, les déperditions de chaleur et les fuites possibles aux raccordements. Les micro-ondes pour leur part sont des ondes électro-magnétiques à haute fréquence (2450 mégahertz) voisines de celles-émises par les ondes les plus courtes de la radio ou des radars. Ces micro-ondes se propagent comme les autres-ondes électro-magné tiques, elles traversent l'air et ne sont arrêtées que par le métal qui les réfléchit. Elles sont émises par un magnétron alimenté par l'électricité qui convertit l'énergie électrique en énergie électro-magnétique. les micro-ondes émises par le magnétron provoquent un changement d'orientation des molécules d'eau, qui pivotent sur elles-mêmes de 1800 puis reviennent à leur position initiale et ceci 2450 millions de fois par seconde. Ces changements d'orientation extrêmement rapides provoquent la friction des molécules d'eau entre elles d'où échauffement des molécules et chaleur. Les micro-ondes ayant pour particularité de provoquer une chauffe extrêmement rapide des liquides et de l'eau en particulier, ce procédé de chauffage sera selon le volume d'eau et la puissance du magnétron de 40 à 75 % plus économique que dans tout autre procédé de chauffe, cela conduit donc à une économie substantielle du prix de revient du chauffage. Actuellement les micro-ondes sont connues et employées dans l'industrie culinaire avec des fours de cuisson pour denrées alimentaires et sont commercialisées également comme fours domestiques servant particulièrement à la décongélation, la cuisson, le réchauffage de plats cuisinés. I1 est à noter que le meilleur coefficient de chauffe de l'eau ou de toutes les matières hydratées par l'intermédiaire des micro-ondes se situe entre +10 centigrade et +800 centigrades, température précisémment correspondant à l'emploi normal des appareils de chauffage à usage d'habitations ou autres. Exemple : à 0 c'est-à-dire l'état de glace, l'eau n'absorbe pratiquemment pas l'énergie fournie par les micro-ondes. Le coefficient de chauffe est par conséquent très petit. Toutefois au moment de la fonte de la glace, l'énergie est soudainement absorbée en forte quantité, le coefficient de chauffe fait un bond en avant, Figure 2. Ceci signifie donc qu'une chaleur concentrée se développe aux premiers points de fonte, ceux-ci s'échauffent très rapidement tandis que d'autres endroits restent gelés. La température de l'eau augmentant, le coefficient de chauffe devient à nouveau plus petit, la rapidité d'échauffement diminue de ce fait. Par l'emploi d'une petite quantité d'eau répartie le long de ses parois, le radiateur à micro-ondes exploite au maximum les propriétés de rapidité de chauffe des ondes à ultra-haute-fréquence émises par le magnétron, il donne pour une consommation minimale, le maximum de rendement, il est donc très performant sur le plan rapidité et économie d'éner gie; compacte et d'une taille de radiateur de chauffage central classique, il est d'un fonctionnement simple, silencieux et propre et n'a pas besoin d'une mise en oeuvre compliquée, il peut s'installer simplement en se branchant sur une prise de courant ordinaire(110 ou 220 volts classique à 50 hertzs) distribué actuellement dans toutes les habitations, locaux industriels ou commerciaux. Le radiateur à micro-ondes est donc pour les raisons énoncées ci-dessus Un moyen de chauffage plus performant que tout autre type connu jusqu'à ce jour dans des régions à climat tempéré, car il peut s'adapter directement à toutes sortes d'habitations sans aucune transformation des installations existantes et sans aucune isolation particulière des locaux. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre indicatif et nullement limitatif en se référant aux dessins annexés. La figure 1 : est une vue d'ensemble extérieure du radiateur à micro-ondes, tel qu'il apparait à l'utilisateur. La figure 2 : est une courbe de coefficient de chauffe de 1'eau par les micro-ondes. La figure 3 : est une vue des divers éléments de tôlerie constituant le squelette du radiateur à micro-ondes. La figure 4 : est une vue situant l'emplacement des divers éléments électriques et électroniques du radiateur à microondes. La figure 5 : est une vue en coupe verticale du radiateur au niveau du magnétron. La figure 6 : est une vue de la poche de chauffe contenant le tissu spongieux hydraté. La figure 7 : est le shéma électrique avec ses différents composants. Le dispositif objet de l'invention comporte un squelette mé tallique porteur, comprenant Un bâti ou noyau central 1 servant à la rigidité de l'ensemble et qui supporte les divers éléments électroniques et électriques sur sa partie basse figures 3 et 4 et les divers éléments de tôlerie. Deux panneaux chauffants extérieurs 2 comportant des manchons creux 3 qui serviront à la réaction physique de l'air chaud, et qui créeront la circulation thermique par effet de cheminées. Ces panneaux viennent se fixer sur l'élément 1 (bâti central) par des profilés métalliques en forme de pinces 4 venant se clipper pour fixer l'ensemble, et lui donner sa rigidité. Un capot 5 en forme de cuvette qui constitue le pied même du radiateur et sert de boîte pour cacher l'ensemble des divers éléments électriques et électroniques. Un carter 6 vient s'emboîter sur l'ensemble afin d'en terminer l'esthétique, d'en parfaire l'insonorisation et d'empêcher toutes fuites de micro-ondes en dehors du radiateur. L'ensemble de cette carosserie peut être confectionné en métal, en fonte, en alliages divers, en inoxydable, en laiton, en cuivre, en aluminium ou en fonte d'aluminium, mais il est à proscrire absolument tous les matériaux perméables aux micro-ondes, tels que : plastique, verre, bois, faïence et leurs dérivés. A l'intérieur du radiateur une mousse expansée 7 de ty p.e polyester, polyurethane,éventuellement laine de verre ou autre a trois effets Elle permet d'une part de maintenir plaquées le long des parois chauffantes 2 les poches de chauffe 8 contenant un tissu spongieux hydraté 9 de façon à ce que ces poches de chauffe soient plaquées le long des parois chauffantes 2 afin de leur communiquer leur chaleur uniformément par conduction. Elle permet également de reverbérer la chaleur vers 1'- extérieur et d'éviter la création à l'intérieur du radiateur d'un micro-climat à température élevée, ce qui entrainerait une perte de rendement. En dernier lieu, elle contribue par son effet anti-vibratoire à l'isolation phonique de l'ensemble de l'appareil. Les poches de chauffe 8 sont constituées de deux feuilles minces mais résistantes de polypropylène 10 reliées entre elles à une distance d'environ 1,5 cm de leur bord extérieur par une soudure thermique étanche constituant ainsi une poche hermétique contenant un tissu spongieux hydraté 9 d'environ 1 cm d'épaisseur (éventuellement plus). Cette poche de chauffe étant parfaitement hermétique, l'hydratation du tissu spongieux restera définitivement constante. Le tissu spongieux 9 pouvant être remplacé par n'importe quel matériau perméable aux micro-ondes est constitué de vaisseaux micro-capillaires ayant pour effet une répartition homogène d'une petite quantité d'eau dans un maximum de volume et de surface le long de la paroi chauffante extérieure 2 qui sera chauffée par conduction directe entre la poche de chauffe 8 et le panneau chauffant 2. En ce qui concerne la partie électrique et électronique, elle est fixée au bas du bâti métallique central 1 qui lui sert de platine et comprend Un magnétron 11 dont la puissance peut varier en fonction de l'utilisation et du format du radiateur utilisé, mais qui en moyenne sera de 500 à 700 watts (il est conseillé au delà de 700 watts d'additionner les puissances en ajoutant un autre magnétron). Un transformateur 12 permet de transformer le courant électrique 220 volts ou autre 50 HZ en courant haute tension pouvant aller de 2330 volts à 3000 volts, voltage nécessaire pour le fonctionnement du magnétron. Un condensateur 13, un pont de d'iode 14, une ventilation 15 permettant le refroidissement continu du magnétron, en effet pour fonctionner dans de bonnes conditions un magnétron ne doit pas dépasser une température de 350 centigrades, un thermostat bi-lames coupe-circuit est d'ailleurs intégré en général au magnétron. Un fusible coupe-circuit relié directement au panneau chauffant extérieur 2 ayant pour effet de couper l'alimentation électrique quand la température des panneaux chauffants dépasse 600 centigrades, conformément aux lois en vigueur ou toute autre température choisie arbitrairement. Un thermostat d'ambiance coupe-circuit 18 peut être adapté au radiateur afin de pouvoir régler avec précision la température moyenne de chauffe. D'autre part, une des particularités de l'effet de chauffe constituée par le frottement des molécules d'eau entre elles est que cette désorganisation moléculaire ne s'arrête complètement qu'une ou deux minutes après la coupure de l'émission des micro-ondes. I1 est donc conseillé pour économiser l'énergie de prévoir un temporisateur ayant pour effet de faire fonctionner le radiateur une minute puis de l'éteindre une minute, puis de le refaire fonctionner une minute ainsi de suite jusqu'à ce que l'appareil ait atteint la température souhaitée. Le cycle ainsi établi permettra une économie substantielle d'énergie, il pourra être régulé sur un temps différent en fonction des besoins et de l'utilisation. C'est la seule forme de chauffage existant qui continue à augmenter en température quand on l'éteint, d'où une inertie de chauffe réelle qui ne consomme aucune énergie et n'en demande aucune pour la provoquer. Les divers éléments composant la partie électrique et électronique du radiateur individuel à micro-ondes étant déjà connus et industrialisés, il n'est pas nécessaire d'en faire ici une plus ample désignation. Une des adaptations particulière du radiateur à microondes consiste à remplacer la mousse 7 ainsi que les poches de chauffe 8 et leur contenu 9 par un bloc complet en matériau réfractaire étanche constitué à l'intérieur d'une multitude de vaisseaux capillaires microscopiques conservant un taux d'hygrométrie très faible dans l'ensemble du bloc. Cette interprétation particulière de la présente invention permet d'emmagasiner au sein de ce bloc réfractaire une grande quantité de chaleur durant une période de distribution (E.D.F) heures creuses (tarifs réduits) afin de la restituer progressivement ensuite pendant la période plein tarif. D'autre part le radiateur individuel à micro-ondes contenant presque nécessairement une ventilation 15 servant à refroidir le magnétron 11, il est possible de perfectionner son efficacité en canalisant vers l'extérieur sous les manchons 3 le surplus d'air, à l'aide d'une rampe percée de petits trous, afin d'accélérer le tirage des cheminées extérieures 3 et de faciliter la création rapide d'un pont thermique. Pour obtenir une meilleure isolation phonique, il est conseillé de coller sur la partie intérieure du capot 5 ainsi que sur la partie intérieure du carter 6 et sur la partie extérieure du bâti central 1 un matériau à base de plomb et de goudron ayant un effet anti-vibratoire ceci peut d'ailleurs être complété par une épaisseur de mousse polyurethane à cellules ouvertes et fourrées d'une ou plusieurs particules ou feuilles de plomb ceci afin de parfaire l'isolation phonique importante pour ce genre d'appareil. Il est possible également de remplacer les poches de chauffe 8 et leur tissu spongieux hydraté 9 par une nappe de fluide ou de gaz (en masse compacte ou vaporisée) maintenue le long des parois par une plaque ou par des tuyaux en matériau perméable aux micro-ondes. Afin d'améliorer l'éfficacité et la répartition des ondes électro-magnetiques dans l'enceinte du radiateur il est possible d'employer une coquille métallique de forme parabolique ou cônique située autour de l'antenne d'émission du magnétron et qui concentrerait les micro-ondes et leur donnerait une puissance et une rentabilité bien supérieures. L'angle de la coquille sera plus ou moins ouvert en fonction de l'emploi et de l'effet recherché. Une utilisation du présent procédé peut consister à employer le micro-climat à haute température qui se crée à l'intérieur de l'enceinte. Dans ce cas il suffit de supprimer le bloc de mousse 7, de le remplacer par deux plaques rigides de polypropylène ou autre, placées de façon à maintenir plaquées les poches de chauffe 8 et leur tissu spongieux 9 le long des parois 2. Le volume d'air remplaçant la mousse 7 s'élèvera alors en température; cet air surchauffé pourra alors, par l'intermédiaire de volets situés dans le bâti métallique du radiateur, être diffusé dans le local à chauffer et améliorer ainsi le rendement de l'appareil. Il est important que des toiles métalliques soient placées devant les volets de l'enceinte afin d'éviter toute fuite de micro-ondes. I1 est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et repré-sentés qui constituent des exemples auxquels de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte de la présente invention. Le dispositif, objet de l'invention peut être utilisé comme chauffage définitif et permanent de locaux d'habitations, commerciaux, industriels ou autres. Grâce à son individualité et sa facilité de transport, il peut être utilisé également comme- chauffage d'appoint sans aucun inconvénient. Dans tous les cas en remplacement des chauffages conventionnels et traditionnels pour les immeubles neufs, ce mode de chauffage est particulièrement intéressant en ce qui concerne l'équipement de chauffage d'immeubles anciens. Il ne demande aucun équipement particulier et aucune transformation. Sa facilité de mise en oeuvre évite tout percement de murs et passage de tuyaux disgracieux. Il peut être adapté aussi bien aux pavillons et maisons individuelles qu'aux immeubles collectifs. Ce type de chauffage, grâce à sa consommation électrique très faible proportionnellement à son rendement, ne demande aucune isolation particulière ni aménagement spéciaux des locaux et reste, de toutes manières, concurrentiel et particulièrement économique. REVENDICATIONS 1- Dispositif concernant un radiateur individuel de chauffage de locaux d'habitation ou autres, caractérisé en ce qu'il comporte en sa partie supérieure un corps de chauffe radiant et convectant constitué par une enceinte hermétique à ondes électro-magnétiques U.H.F (2450 Megahertzs) et en sa partie inférieure un pied contenant les divers éléments électriques et électroniques utiles aux émissions U.H.F. 2- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que c'est l'émission d'ondes U.H.F qui sert d'énergie pour provoquer la chauffe du radiateur. 3- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il emploie un magnétron (11) pour produire les micro-ondes utiles à la chauffe du liquide qu'il contient. 4- Dispositif selon la revendication 1 et 3 caractérisé par le fait que le radiateur à micro-ondes comprend des poches de chauffe 8 façon bouillottes plaquées le long de ses parois confectionnées en feuilles très minces (10), perméables aux micro-ondes,mais assez résistantes pour supporter une température élevée. Ces feuilles sont soudées de façon particulièrement hermétique entre elles afin de former une poche définitivement étanche. 5- Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que les poches de chauffe (8) contiennent un tissu spongieux (9) supportant de hautes températures; ou tous autres matériaux, perméables aux micro-ondes, comprenant une infinité de micro-vaisseaux capillaires permettant une répartition uniforme d'un liquide, durant la chauffe, le long des parois. 6- Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que les poches de chauffe (8) grâce à leur tissu spongieux (9) peuvent répartir dans un maximum de volume sur un maximum de surface, un minimum de volume de liquide. 7- Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé par le fait que le radiateur ne doit contenir qu'entre 0,5 litre et 2 litres d'eau compte tenu du fait que les ondes électromagnétiques, qui provoquent la désorganisation des molécules, ne sont efficaces aue si le volume d'eau est très réduit. 8- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la tête du magnétron (11) sort directement dans 1'enceinte. 9- Dispositif selon les revendications 1 et 4 caractérisé par le fait qu'un bloc de mousse expansé (7) (ou de laine de verre ou tout autre produit isolant thermique perméable aux ondes à ultra haute fréquence) permet de tenir régulièrement pressées le long des panneaux chauffants (2) les poches de chauffe (8). 10- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que l'on peut adapter un temporisateur au radiateur à micro-ondes créant ainsi un cycle de marche alternatif dans une progression de chauffe continue. Ceci afin d'employer l'inertie naturelle de la chauffe par micro-ondes. 11- Dispositif selon les revendications 4 et 9 caractérisé par le fait que les poches de chauffe (8) plaquées le long des panneaux chauffants (2) leur transmettent directement leur chaleur par conduction. 12- Dispositif selon la revendication 9 caractérisé par le fait que le bloc de mousse expansée (7) empêche la formation à l'intérieur du radiateur d'un micro-climat à haute température et force la chaleur à se diffuser vers l'extérieur. 13- Dispositif selon les revendications 1 et 9 caractérisé par le fait que le bloc (7) ainsi que les poches de chauffe (8) et leur contenu (9) peuvent être remplacées par un bloc réfractaire étanche contenant un taux d'hygrométrie très faible permettant d'accumuler une grande quantité de chaleur en tarif réduit (heures creuses) et de la restituer en période plein tarif. 14- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est possible, au moyen de conduits récupérateurs, de canaliser l'air de la ventilation de refroidissement du magnétron pour accélérer l'effet thermique. 15- Dispositif selon les revendications 1 et 11 carac risé par le fait que le panneau chauffant extérieur (2) crée une réaction à l'intérieur des manchons (3) et provoque la circulation thermique par effet de cheminées (3). 16- Dispositif selon les revendications 1, 4, 5, 6 et 7 caractérisé par le fait qu'il est possible de remplacer les poches de chauffe (8) par une nappe de fluide ou de gaz, compacte ou vaporisée, maintenue le long de la paroi chauffante extérieure (2). 17- Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé par le fait qu'en remployant une coquille métallique de forme parabolique ou cônique autour de l'antenne d'émission du magnétron on améliore sensiblement la diffusion et l'éffi- cacité des ondes électro-magnétiques. 18- Dispositif selon les revendications 1, 4, 5, 6, 7 caractérisé par le fait qu'en remplaçant la mousse (7) par un volume d'air chauffé par les poches (8) et leur tissu spongieux (9) on obtient un micro-climat à haute température. L'air ainsi chauffé peut être diffusé par l'intermédiaire de volets (protégés par une toile métallique de sécurité) percés dans la paroi du radiateur. Ce procédé contribue à fournir un rendement supérieur par convection.