EP0308388A1 - Appareil de chauffage électrique - Google Patents

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EP0308388A1
EP0308388A1 EP88870147A EP88870147A EP0308388A1 EP 0308388 A1 EP0308388 A1 EP 0308388A1 EP 88870147 A EP88870147 A EP 88870147A EP 88870147 A EP88870147 A EP 88870147A EP 0308388 A1 EP0308388 A1 EP 0308388A1
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EP
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heating device
air
photon
emitting device
fixed
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Withdrawn
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EP88870147A
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German (de)
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Inventor
Jules Lefevere
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/009—Heating devices using lamps heating devices not specially adapted for a particular application

Definitions

  • the present invention relates to an electric space heating device and a method of conditioning the air obtained by this device.
  • Electric radiators for space heating operating mainly with heating elements (resistors), with or without combined ventilation, have several drawbacks, including low efficiency, difficult precise adjustment of the desired temperature, the need to provide in addition a humidification device to maintain an acceptable humidity level of the air, etc.
  • the object of this invention is to provide a practical embodiment of an electric heating device which overcomes the aforementioned drawbacks of known devices and makes it possible to condition the ambient air.
  • the electric heater producing photons according to the invention aiming to achieve the aforementioned aim, is characterized in that it comprises at least one photon emitting device surrounded by a metallic screen, the face of this screen facing towards the photon emitter having a hard surface so as to brake and transform the emitted photons and to produce an ionization of the air.
  • the photon emitting device consists of incandescent lamps mounted in parallel, each lamp being arranged in a cylinder of a hard metal alloy, for example of silicon or cesium steel, or of a normal metal alloy whose internal surface is provided with a layer of a hard material, for example synthetic diamond powder.
  • the apparatus may include elements serving as baffles to prevent light from being diffused to the outside.
  • photon emitters can also be used, for example halogen lamps, etc.
  • the incandescent lamps are mounted on a support rail fixed in a metal box in which are mounted the screen cylinders and, where appropriate, metal baffles.
  • the box itself is fixed on a frame, which is provided with decorative and protective exterior panels.
  • the supply of electric current to the photon emitting devices is preferably provided with fine adjustment means coupled with an electronic thermostat.
  • the device according to the invention is presented externally in the same way as a traditional electric radiator, on a chassis 1, side panels 2 for protection and decoration, lower openings 3, respectively upper 4, for the passage of air, a supply 5 of electric current, a switch 6, a button 7 for adjusting the desired temperature and a housing 15 for the probe measuring this temperature.
  • This heating device is arranged in a metal box, for example made of electro-galvanized sheet metal, aluminum alloy, etc. coming to be housed inside the device as illustrated in FIG. 1.
  • This metal box is shown in FIGS. 2 and 3 with a detail in FIG. 4.
  • the metal box comprises two vertical supports 8 made of electro-galvanized sheet metal between which are welded two side panels 9, also made of electro-galvanized sheet metal (7/10 mm).
  • a section of square steel section 10 is fixed longitudinally on the lower portion of the vertical supports 8.
  • the profile 10 serves as a support rail on which are fixed, at equal distance from each other, porcelain sockets 11. These sockets 11 are electrically connected in parallel to the supply wire 5 coming from outside the appliance, and are each intended to receive an incandescent lamp 12.
  • the heater comprises five "Claude” type Signal Krypton lamps (220-230 V; 200 W; 8000 clear hours "; with a maximum diameter of 65 mm ).
  • each of the lamps 12 is arranged a screen cylinder 13 formed by a sheet of silicon steel (FEV 260-50), welded point by point, and having an internal diameter of 80 mm.
  • the difference between this diameter and the maximum diameter of the incandescent lamps 12 is important, since this space is determined to be able to carry out the transformation of the emitted photons by the lamps. Indeed, the photons produced by the lamps are projected at the speed of light against the surface of the silicon steel and are braked violently over a short distance so as to produce their transformation into negative ionization of the air (Raman effect ).
  • the heat energy produced by the heating device according to the invention therefore corresponds to the sum of heat of electrothermal origin on the one hand and photothermal on the other hand, the latter being the most important and free.
  • the space between each lamp and the metal cylinder which surrounds it must also not be too small, this in order to avoid overheating of the lamp which would reduce its lifespan.
  • the fact that the cylinder is open at both ends is important to ensure good cooling of the lamp by promoting the evacuation of heat by an upward air draw. In the example described the center distance of the cylinders is approximately 116 mm.
  • the number of incandescent lamps is chosen according to the volume to be heated.
  • the example described, with a total power of 1000 W, is suitable for a room of around 30 to 50 m3.
  • Heating devices similar to the one described above can for example include 8 lamps, or a total power of 1600 W, for a room of 70 to 80 m3, or else 12 lamps, or a total power of 2400 W, for a room from 90 to 120 m3.
  • the heating appliance is also provided with baffles to mask the light produced by the lamps 12, these baffles being produced by sheets 14a, 14b, 14c, made of electrogalvanized steel or aluminum , welded longitudinally point by point to the side walls 9 of the metal box, and having curved portions towards the inside of the box, above the lamps.
  • the apparatus according to the invention is also preferably provided with an electronic regulation system for the supply of the lamps which makes it possible to ensure an accuracy of the heating temperature of the order of 1-2 / 10 of a degree. .
  • This regulation is done using a precision electronic thermostat using specific components such as as shown in FIG. 5 and comprising, in addition to an integrated circuit of the most advanced technology: - a probe 20 (temperature sensor) having characteristics such that for a measurement range between -20 ° C and + 150 ° C the value of the probe is directly proportional to the value of the temperature. - a constant voltage generator with low voltage direct current eliminating practically all voltage disturbances on the regulation system. a comparison circuit 21 between the set value 25 and the measurement by probe 20, comprising a double window comparator provided with a sampler and a steep-flank switching system. - an opto-coupler which makes the connection between the output of comparator 21 and the power interface 22 and perfectly isolates the regulation system from the energy source. - A power interface 22 provided with a control system at zero crossing of the AC wave, which avoids the production of parasites and the disturbance of radio networks. - The energy converter 23, which is none other than the heater itself; a unit 24 managing the physical quantity to be adjusted.
  • the electric heater producing photons has several other advantages, in particular: - its calorific yield is clearly better since it results from the combination of two effects producing added heat; - it is relatively simple and inexpensive to construct, and requires little maintenance; the negative ionization of the air produced allows a more uniform distribution of the heat released in the room to be heated, and is favorable in several other respects, in particular by favoring the drying of the walls, while maintaining without an additional supply of water an appropriate humidity level, and by being generally more beneficial for the health of humans, animals and Plant.

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  • Resistance Heating (AREA)
  • Electric Stoves And Ranges (AREA)

Abstract

L'invention concerne un appareil de chauffage électrique comportant un dispositif émetteur de photons constitué par des lampes à incandescence (12). Chaque lampe est entourée par un cylindre métallique (13) servant d'écran, la face de cet écran dirigée vers l'émetteur de photons présentant une surface dure de manière à freiner les photons émis et à produire une ionisation de l'air. L'invention concerne également un procédé de conditionnement de l'air ambiant contenu dans un local ainsi que l'utilisation de l'appareil de chauffage en question pour assécher les parois du local dans lequel se trouve l'appareil.

Description

  • La présente invention concerne un appareil de chauffage électrique pour locaux ainsi qu'un procédé de conditionnement de l'air obtenu par cet appareil.
  • Les radiateurs électriques pour le chauffage de locaux, fonctionnant essentiellement avec des corps de chauffe (résis­tances), avec ou sans ventilation combinée, présentent plusieurs inconvénients, notamment un faible rendement, un réglage précis difficile de la température désirée, la nécessité de prévoir en complément un appareil d'humidification pour maintenir un degré hygrométrique acceptable de l'air, etc.
  • Le principe général et les avantages de chauffage électrique à production de photons ont déjà été décrits dans le brevet belge n° 899.045 déposé le 01.03.1984 au nom du demandeur.
  • Le but de cette invention consiste à fournir une réalisation pratique d'un appareil de chauffage électrique qui remédie aux inconvénients précités des appareils connus et permet de conditionner l'air ambiant.
  • L'appareil de chauffage électrique à production de photons selon l'invention, visant à atteindre le but précité, est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif émetteur de photons entouré par un écran métallique, la face de cet écran dirigée vers l'émetteur de photons présentant une surface dure de manière à freiner et transformer les photons émis et à produire une ionisation de l'air.
  • De préférence, le dispositif émetteur de photons est constitué par des lampes à incandescence montées en parallèle, chaque lampe étant disposée dans un cylindre en un alliage métal­lique dur, par exemple en acier au silicium ou au césium, ou en un alliage métallique normal dont la surface interne est munie d'une couche d'un matériau dur, par exemple de poudre de diamant synthé­tique. D'autre part, l'appareil peut comporter des éléments servant de chicanes pour empêcher la lumière d'être diffusée vers l'exté­rieur.
  • On peut également utiliser d'autres types d'émetteurs de photons, par exemple des lampes à halogène, etc.
  • Selon une forme d'exécution de l'invention, les lampes à incandescence sont montées sur un rail support fixé dans un caisson métallique dans lequel sont montés les cylindres-écrans et le cas échéant des chicanes métalliques. Le caisson est lui-même fixé sur un chassis, lequel est muni de panneaux extérieurs décora­tifs et de protection.
  • Enfin, l'alimentation en courant électrique des dispo­sitifs émetteurs de photons est de préférence munie de moyens de réglage fin couplé avec un thermostat électronique.
  • L'appareil de chauffage électrique à production de photons sera maintenant décrit plus en détails et à titre d'exemple, en référence au dessin annexé qui illustre schématiquement une forme d'exécution de cet appareil.
    • La figure 1 en est une vue générale en perspective de l'extérieur.
    • La figure 2 est une vue en coupe verticale du caisson contenant les lampes à incandescence, et
    • la figure 3 en est une vue en coupe horizontale.
    • La figure 4 est une vue en perspective d'un détail illustrant une lampe à incandescence, le cylindre métallique étant partiellement découpé.
    • La figure 5 est un schéma-bloc représentant un système de régulation appropriée.
  • Comme représenté sur la figure 1, l'appareil selon l'invention se présente extérieurement de la même manière qu'un radiateur électrique traditionnel, sur un chassis 1, des panneaux latéraux 2 de protection et de décoration, des ouvertures infé­rieures 3, respectivement supérieures 4, pour le passage de l'air, une alimentation 5 en courant électrique, un interrupteur 6, un bouton de réglage 7 de la température désirée et un logement 15 pour la sonde mesurant cette température.
  • Les éléments essentiels de cet appareil de chauffage sont disposés dans un caisson métallique, par exemple en tôle électrozinguée, en alliage d'aluminium, etc. venant se loger à l'intérieur de l'appareil tel qu'illustré sur la figure 1. Ce caisson métallique est représenté sur les figures 2 et 3 avec un détail sur la figure 4.
  • Plus particulièrement, le caisson métallique comprend deux supports verticaux 8 en tôle électrozinguée entre lesquels sont soudés deux panneaux latéraux 9, également en tôle électrozinguée (7/10 mm). De plus, un profilé de section carrée en acier 10 est fixé longitudinalement sur la portion inférieure des supports verticaux 8.
  • Le profilé 10 sert de rail-support sur lequel sont fixées, à égale distance l'une de l'autre, des douilles 11 en porcelaine. Ces douilles 11 sont électriquement reliées en paral­lèle au fil d'alimentation 5 venant de l'extérieur de l'appareil, et sont chacune destinée à recevoir une lampe à incandescence 12.
  • Dans la forme d'exécution illustrée à titre d'exemple, l'appareil de chauffage comporte cinq lampes "Claude" de type Signal Krypton (220-230 V; 200 W; 8000 heures claires"; d'un diamètre maximum de 65 mm).
  • Autour de chacune des lampes 12 est disposé un cylindre-écran 13 formé par une tôle d'acier au silicium (FEV 260-50), soudé point par point, et ayant un diamètre interne de 80 mm. La différence entre ce diamètre et le diamètre maximum des lampes à incandescence 12 est important, puisque cet espace est déterminé pour pouvoir réaliser la transformation des photons émis par les lampes. En effet, les photons produits par les lampes sont projetés à la vitesse de la lumière contre la surface de l'acier au silicium et sont freinés violemment sur une courte distance de manière à produire leur transformation en ionisation négative de l'air (effet Raman). L'énergie calorifique produite par l'appareil de chauffage selon l'invention correspond donc à la somme de chaleur d'origine électrothermique d'une part et photothermique d'autre part, cette dernière étant la plus importante et gratuite. Par contre, l'espace entre chaque lampe et le cylindre métallique qui l'entoure ne doit pas non plus être trop faible, ceci afin d'éviter la surchauffe de la lampe qui diminuerait sa durée de vie. Le fait que le cylindre soit ouvert à ses deux extrémités est important pour assurer un bon refroidissement de la lampe en favorisant l'évacua­tion de la chaleur par un appel d'air vers le haut. Dans l'exemple décrit l'entre'axe des cylindres est d'environ 116 mm.
  • Bien entendu, le nombre de lampes à incandescence est choisi en fonction du volume à chauffer. L'exemple décrit, avec une puissance totale de 1000 W, convient pour une pièce d'environ 30 à 50 m³. Des appareils de chauffage semblables à celui décrit ci-dessus peuvent comporter par exemple 8 lampes, soit une puissance totale de 1600 W, pour une pièce de 70 à 80 m³, ou bien 12 lampes, soit une puissance totale de 2400 W, pour une pièce de 90 à 120 m³.
  • Enfin, comme représenté sur les figures 2 et 4, l'appa­reil de chauffage est encore muni de chicanes pour masquer la lumière produite par les lampes 12, ces chicanes étant réalisées par des tôles 14a, 14b, 14c, en acier électrozingué ou en aluminium, soudées longitudinalement point par point aux parois latérales 9 du caisson métallique, et présentant des portions recourbées vers l'intérieur du caisson, au-dessus des lampes.
  • Enfin l'appareil selon l'invention est encore muni de préférence d'un système de régulation électronique de l'alimentation des lampes qui permet d'assurer une précision de la température de chauffage de l'ordre de 1-2/10 de degré.
  • Cette régulation se fait à l'aide d'un thermostat électronique de précision utilisant des composants particuliers tels que montrés à la figure 5 et comprenant, outre un circuit intégré de technologie la plus avancée:
    - une sonde 20 (capteur de température) ayant des caractéristiques telles que pour une plage de mesure entre -20°C et +150°C la valeur de la sonde est directement proportionnelle à la valeur de la température.
    - un générateur de tension constante à courant continu basse tension supprimant pratiquement toutes les perturbations de tension sur le système de régulation.
    - un circuit de comparaison 21 entre la valeur consigne 25 et la mesure par sonde 20, comprenant un double comparateur à fenêtre pourvu d'un échantillonneur et d'un système de commutation à flanc raide.
    - un opto-coupleur qui réalise la connexion entre la sortie du comparateur 21 et l'interface de puissance 22 et isole parfaite­ment le système de régulation de la source d'énergie.
    - une interface de puissance 22 munie d'un système de commande au passage à zéro de l'onde alternative, ce qui évite la production de parasites et la perturbation des réseaux radios.
    - le convertisseur d'énergie 23, qui n'est autre que l'appareil de chauffage lui-même; une unité 24 gérant la grandeur physique à régler.
  • En plus de l'avantage précité par rapport aux radia­teurs électriques traditionnels, l'appareil de chauffage électrique à production de photons présente plusieurs autres avantages, notam­ment:
    - son rendement calorifique est nettement meilleur puisqu'il résulte de la combinaison de deux effets produisant de la chaleur s'additionnant;
    - il est de construction relativement simple et peu coûteuse, et demande peu d'entretien;
    - l'ionisation négative de l'air produite permet une répartition plus uniforme de la chaleur dégagée dans la pièce à chauffer, et est favorable à plusieurs autres égards, notamment en favorisant l'assèchement des murs, tout en maintenant sans apport supplémen­taire d'eau un dégré hygrométrique approprié, et en étant d'une manière générale plus bénéfique pour la santé des êtres humains, des animaux et des plantes.

Claims (10)

1. Appareil de chauffage électrique caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif émetteur de photons entouré par un écran métallique, la face de cet écran dirigée vers l'émet­teur de photons présentant une surface ure de manière à freiner et transformer les photons émis et à produire une ionisation de l'air.
2. Appareil de chauffage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif émetteur de photons est une lampe à incandescence (12) et que chaque lampe est entourée par un cylindre métallique (13).
3. Appareil de chauffage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le cylindre métallique est en un acier au silicium ou au césium, ou bien présente une surface interne munie d'un revêtement en poudre de diamant synthétique.
4. Appareil de chauffage selon l'une des revendica­tions 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un caisson métallique dans lequel est fixé un rail-support (10) sur lequel sont montées, à égale distance l'une de l'autre, plusieurs douilles (11) destinées à recevoir les lampes à incandescence.
5. Appareil de chauffage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le caisson métallique comporte deux supports verticaux (8) entre lesquels sont fixées deux parois latérales (9) sur lesquelles sont fixés les cylindres (13) entourant chaque lampe (12), et par le fait que des éléments métalliques (14a, 14b, 14c) servant de chicanes sont fixés sur le rebord supérieur des parois latérales et présentent des portions recourbées vers l'in­térieur du caisson au-dessus desdites lampes de manière à masquer la lumière.
6. Appareil de chauffage selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé par le fait que le caisson métal­lique est fixé à un chassis (1) et est entouré de panneaux (2) de protection et de décoration, des ouvertures d'aération (3,4) étant prévues dans la partie inférieure, respectivement supérieure du chassis.
7. Appareil de chauffage selon l'une des revendica­tions 1 à 6, caractérisé par le fait que l'alimentation en courant électrique des émetteurs de photons est munie d'un dispositif de régulation électronique asservi à un thermostat et/ou ordinateur comprenant:
- une sonde (20) ou capteur de température présentant des caracté­ristique telles que pour la plage de mesure usuelle la valeur de la sonde est directement proportionnelle à la valeur de la température.
- un générateur de tension constante à courant continu basse tension.
- un circuit de comparaison (21) entre la valeur consigne (25) et la mesure par sonde (20), comprenant un double comparateur à fenêtre pourvu d'un échantillonneur et d'un système de commuta­tion à flanc raide.
- une interface de puissance (22) munie d'un système de commande au passage à zéro de l'onde alternative.
- un opto-coupleur disposé entre la sortie du comparateur (21) et l'interface de puissance (22).
8. Procédé pour le conditionnement de l'air contenu dans un local délimité par des parois, caractérisé en ce que l'air circule au travers d'un dispositif émetteur, en ce que l'air circule au travers d'un dispositif émetteur de photons dans lequel l'air est ionisé négativement (chargé d'ions négatifs) et soumis à une augmentation de la température par dissipation de chaleur d'origine électrothermique et photothermique provenant des émetteurs de photons alimentés en énergie électrique.
9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'on utilise comme dispositif émetteur de photons l'appareil tel que décrit et revendiqué par les revendications 1 à 7.
10. Utilisation d'un appareil de chauffage selon les revendications 1 à 7 pour assécher les parois d'un local dans lequel est installé l'appareil par l'accumulation de l'énergie thermique par les parois en tant que chaleur active résultant de l'état de l'air ionisé négativement par l'appareil de chauffage, et ce tout en maintenant, sans apport d'eau, un degré hygrométrique approprié dans le local.
EP88870147A 1987-09-14 1988-09-14 Appareil de chauffage électrique Withdrawn EP0308388A1 (fr)

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