EP1306620A1 - Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge - Google Patents

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EP1306620A1
EP1306620A1 EP02356207A EP02356207A EP1306620A1 EP 1306620 A1 EP1306620 A1 EP 1306620A1 EP 02356207 A EP02356207 A EP 02356207A EP 02356207 A EP02356207 A EP 02356207A EP 1306620 A1 EP1306620 A1 EP 1306620A1
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heating device
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transverse
longitudinal
cover
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M. Jean-Michel Mercier
M. Antoine Coniglio
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/04—Stoves or ranges heated by electric energy with heat radiated directly from the heating element
    • F24C7/043—Stoves

Definitions

  • the present invention relates, in general, to a device heating with infrared radiation. More particularly, this invention is interested in a heating device with low thermal inertia, emitting a radiation in the "long" infrared range, and intended for various industrial applications such as heating, cooking or drying, requiring this type of radiation.
  • the "long” infrared corresponds to a length wave of the order of 5 ⁇ m
  • the “medium” infrared corresponds to a wavelength on the order of 2.5 ⁇ m.
  • the present invention aims to eliminate the drawbacks of current "long" infrared emitters, providing a solid, reliable and economical heating device with low thermal inertia, likely to advantageously replace these current transmitters.
  • the idea underlying the present invention consists in combining an element emitting "medium” infrared radiation, and another element which diffuses and re-emits this radiation, in the form of radiation infrared "long", this other element having a low thermal inertia.
  • the element electrically and thermally insulating intermediate, supporting the metallic heating tapes consists of a superposition of two or several plates of ceramic material, preferably fiber ceramic long, the latter material having the advantage of presenting no danger.
  • the anterior element such as a plate or tray is advantageously a metallic element of relatively small thickness and mass; moreover, this metallic element is surface treated to promote thermal diffusion and re-emission of "long" type infrared radiation.
  • a front element shaped as a cover In the case of a front element shaped as a cover, the latter has longitudinal and transverse folded edges which overlap, externally and without direct contact, the longitudinal folded edges and corresponding transverse of the bottom element, shaped tank.
  • the element device is thus retained, against the risk of lifting or fall (depending on the orientation of the device), again minimizing the "bridge thermal".
  • the front element of the plate or cover type carries, in its central region, a temperature which is especially intended for the automatic regulation of the heating device temperature.
  • this heating device can have, on one of its sides longitudinal or transverse, an electrical connection box, used for the supply of the heating tape (s) from the electrical source outside, and also for the connection of the temperature probe.
  • the invention thus provides a heating device in form of panel, of relatively reduced thickness therefore compact, and of a simple and solid mechanical structure, therefore reliable and economical, with high high yield and reactivity, and can be easily regulated in temperature, which makes it particularly suitable for applications industrial, for heat treatments requiring radiation "long" type infrared.
  • the heating device is presenting as a rectangular panel generally designated by the reference 2, consists of three main elements, namely: an element of bottom 3, an intermediate element 4 and a front element 5.
  • the bottom element 3 is shaped as a rectangular container, this element 3 being metallic and serving as a support for the other two elements 4 and 5.
  • This tray 3 has two longitudinal folded edges 6, and two folded edges transverse 7.
  • Four metal spacers 8 are welded on the edges longitudinal folded 6 of tray 3, and protrude above this tray, in the regions of the four corners of the panel 2.
  • the intermediate element 4, received inside the bottom 3, is composed in the example shown of three superimposed rectangular plates 9, 10 and 11, made of ceramic material, in particular with long fibers.
  • the front element 5 is presented as a rectangular cover, metallic, provided with two longitudinal folded edges 13 and two folded edges transverse 14.
  • the dimensions (length and width) of the cover 5 are slightly higher than those of tank 3.
  • This cover 5 is thin, therefore of low mass, which reduces its thermal inertia. In addition, it is treated on the surface, by blackening, to improve thermal diffusion and radiation.
  • the cover 5 is placed on the four spacers 8, so that, taking into account the dimensional relationship indicated above, its folded edges longitudinal 13 and transverse 14 overlap externally, and without contact direct, the corresponding longitudinal 6 and transverse 7 folded edges of the container 3.
  • the various folded edges 6, 7, 13 and 14 comprise, for example at mid-length, holes such as 15 and 16 which allow the passage of organs 17 of the rod or screw type, ensuring a connection (with play) between the cover 5 and the tray 3 - see in particular Figures 3 and 4.
  • the panel 2 comprises a housing of electrical connection 18, allowing the electrical supply of the tape heating 12 from an external electrical source, via a electric cable (not shown).
  • the connection box 18 also allows the connection of a temperature probe 19, such as a thermocouple, placed under the cover 5, in the center thereof.
  • the entire structure, previously described, can be mounted on two lower sections 20, parallel to each other, which allow its fixing on any frame or other support structure.
  • the ribbon 12 traversed by an electric current, emits inside this panel 2 a "medium” infrared radiation.
  • the cover 5 then re-emits, by diffusing it to outside, a "long” infrared radiation, which ensures the treatment desired thermal, depending on the application.
  • the temperature sensor 19 allows regulation of the panel 2 heating temperature.
  • the panel 2 constitutes in particular a "heating floor”.
  • the same panel 2 can also be used horizontally but with its cover 5 facing downwards, in which case it constitutes a "heating ceiling”, or vertically to constitute a "heated partition”.
  • this panel 2 can be used alone or in combination to other similar signs, with the same orientation or different orientation, depending on the applications.

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Abstract

Le dispositif, diffusant un rayonnement infrarouge de type "long", se présente comme un panneau (2), avec un élément de fond (3) du genre plaque ou bac, servant de support aux autres éléments. Un élément intermédiaire isolant (4), électriquement et thermiquement isolant, supporte sur sa face opposée à l'élément de fond (3) un ou des rubans métalliques chauffants (12), reliés à une source électrique et émettant un rayonnement infrarouge de type "moyen". Un élément extérieur (5), du genre plaque ou capot, et de faible inertie thermique, est maintenu devant l'élément intermédiaire (4), et réémet un rayonnement infrarouge de type "long". Ce dispositif est applicable à des traitements thermiques industriels.

Description

La présente invention concerne, de façon générale, un dispositif chauffant à rayonnement infrarouge. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à un dispositif chauffant à faible inertie thermique, émettant un rayonnement dans le domaine de l'infrarouge "long", et destiné à des applications industrielles diverses telles que chauffage, cuisson ou séchage, nécessitant ce type de rayonnement.
Il est rappelé que l'infrarouge "long" correspond à une longueur d'onde de l'ordre de 5 µm, alors que l'infrarouge "moyen" correspond à une longueur d'onde de l'ordre de 2,5 µm.
On connaít actuellement des émetteurs de rayonnement infrarouge "long" qui utilisent des tôles chauffées pour l'arrière au moyen de tubes à quartz ou de lampes infrarouges, qui sont des composants coûteux, fragiles et à faible durée de vie. L'on utilise aussi des résistances électriques chauffantes blindées, possédant une inertie thermique élevée, ce qui peut représenter un inconvénient dans un certain nombre d'applications. Tel est le cas, par exemple, dans les processus de cuisson du mastic intervenant dans l'industrie automobile, ou pour d'autres traitements thermiques analogues, qui nécessitent l'utilisation d'un rayonnement infrarouge "long", mais exigent simultanément une inertie thermique aussi faible que possible.
La présente invention vise à éliminer les inconvénients des émetteurs de rayonnement infrarouge "long" actuels, en fournissant un dispositif chauffant solide, fiable et économique, et à faible inertie thermique, susceptible de remplacer avantageusement ces émetteurs actuels.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif chauffant à rayonnement infrarouge, plus particulièrement un dispositif diffusant un rayonnement infrarouge de type "long", ce dispositif se présentant comme un panneau composé, en combinaison :
  • d'un élément de fond, du genre plaque ou bac, servant de support aux autres éléments du panneau ;
  • d'un élément intermédiaire électriquement et thermiquement isolant supportant, sur sa face opposée à l'élément de fond, au moins un ruban métallique chauffant apte à être relié à une source électrique et à émettre alors un rayonnement infrarouge de type "moyen", et
  • d'un élément antérieur, du genre plaque ou capot, de faible inertie thermique, maintenu devant l'élément intermédiaire et apte à réémettre un rayonnement infrarouge de type "long".
Ainsi, l'idée à la base de la présente invention consiste à combiner un élément émetteur de rayonnement infrarouge "moyen", et un autre élément qui diffuse et réémet ce rayonnement, sous la forme d'un rayonnement infrarouge "long", cet autre élément possédant une faible inertie thermique.
Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, l'élément intermédiaire électriquement et thermiquement isolant, supportant le ou les rubans métalliques chauffants, est constitué par une superposition de deux ou plusieurs plaques en matériau céramique, de préférence en céramique à fibres longues, ce dernier matériau ayant l'avantage de ne présenter aucun danger.
Pour minimiser l'inertie thermique du dispositif, l'élément antérieur du genre plaque ou bac est avantageusement un élément métallique de relativement faible épaisseur et masse ; de plus, cet élément métallique est traité en surface pour favoriser la diffusion thermique et la réémission de rayonnement infrarouge de type "long".
Dans le cas d'un élément de fond en forme de bac, celui-ci est avantageusement pourvu, sur ses bords pliés longitudinaux et/ou transversaux, d'entretoises qui maintiennent l'élément antérieur du genre plaque ou capot à distance de l'élément de fond, en évitant ainsi un contact direct entre ces deux éléments. On minimise ainsi le "pont thermique" entre les éléments, ce qui contribue encore à réduire l'inertie thermique.
Dans le cas d'un élément antérieur conformé en capot, celui-ci possède des bords pliés longitudinaux et transversaux qui recouvrent, extérieurement et sans contact direct, les bords pliés longitudinaux et transversaux correspondants de l'élément de fond, conformé en bac. Toutefois, l'on prévoit avantageusement dans ce cas des moyens de retenue, du genre tige ou vis, liant avec jeu les bords pliés longitudinaux et/ou transversaux de l'élément antérieur, conformé en capot, aux bords pliés longitudinaux et/ou transversaux correspondants de l'élément de fond, conformé en bac. L'élément antérieur du dispositif se trouve ainsi retenu, contre le risque de soulèvement ou de chute (selon l'orientation du dispositif), là aussi en minimisant le "pont thermique".
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément antérieur du genre plaque ou capot porte, dans sa région centrale, une sonde de température qui est notamment prévue pour la régulation automatique de la température du dispositif chauffant.
Enfin, ce dispositif chauffant peut comporter, sur l'un de ses côtés longitudinaux ou transversaux, un boítier de raccordement électrique, utilisé pour l'alimentation du ou des rubans chauffants à partir de la source électrique extérieure, et aussi pour le raccordement de la sonde de température.
Dans l'ensemble, l'invention fournit ainsi un dispositif chauffant en forme de panneau, d'épaisseur relativement réduite donc compact, et d'une structure mécanique simple et solide, donc fiable et économique, à haut rendement et réactivité élevée, et pouvant être aisément régulé en température, ce qui le rend particulièrement adapté à des applications industrielles, pour des traitements thermiques nécessitant un rayonnement infrarouge de type "long".
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce dispositif chauffant à rayonnement infrarouge :
  • Figure 1 est une vue d'ensemble, en perspective éclatée, d'un dispositif chauffant conforme à la présente invention ;
  • Figure 2 est une vue en perspective de l'élément chauffant de la figure 1, à l'état assemblé ;
  • Figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif chauffant des figures 1 et 2 ;
  • Figure 4 est une vue partielle, en coupe transversale et à plus grande échelle, de ce dispositif chauffant, en illustrant un détail.
    • Comme le montrent les figures 1 et 2, le dispositif chauffant, se présentant comme un panneau rectangulaire désigné globalement par la référence 2, se compose de trois éléments principaux, à savoir : un élément de fond 3, un élément intermédiaire 4 et un élément antérieur 5.
    L'élément de fond 3 est conformé en bac rectangulaire, cet élément 3 étant métallique et servant de support aux deux autres éléments 4 et 5. Ce bac 3 présente deux bords pliés longitudinaux 6, et deux bords pliés transversaux 7. Quatre entretoises métalliques 8 sont soudées sur les bords pliés longitudinaux 6 du bac 3, et font saillie au-dessus de ce bac, dans les régions des quatre angles du panneau 2.
    L'élément intermédiaire 4, reçu à l'intérieur du fond 3, se compose dans l'exemple représenté de trois plaques rectangulaires superposées 9, 10 et 11, en matériau céramique notamment à fibres longues. Cet élément intermédiaire supporte, sur sa face opposée à l'élément de fond 3 (ici sa face supérieure), un ruban métallique chauffant 12. Il s'agit en particulier d'un ruban métallique plat, ondulé, qui se trouve posé et fixé par points sur la dernière plaque 11 en matériau céramique.
    L'élément antérieur 5 se présente comme un capot rectangulaire, métallique, pourvu de deux bords pliés longitudinaux 13 et de deux bords pliés transversaux 14. Les dimensions (longueur et largeur) du capot 5 sont légèrement supérieures à celles du bac 3. Ce capot 5 est de faible épaisseur, donc de faible masse, ce qui réduit son inertie thermique. De plus, il est traité en surface, par noircissement, pour améliorer la diffusion thermique et le rayonnement.
    Le capot 5 est posé sur les quatre entretoises 8, de telle sorte que, compte tenu de la relation dimensionnelle indiquée ci-dessus, ses bords pliés longitudinaux 13 et transversaux 14 recouvrent extérieurement, et sans contact direct, les bords pliés longitudinaux 6 et transversaux 7 correspondants du bac 3. De plus, les différents bords pliés 6, 7, 13 et 14 comportent, par exemple à mi-longueur, des trous tels que 15 et 16 qui permettent le passage d'organes 17 du genre tige ou vis, assurant une liaison (avec jeu) entre le capot 5 et le bac 3 - voir en particulier les figures 3 et 4.
    A l'une de ses extrémités, le panneau 2 comporte un boítier de raccordement électrique 18, permettant l'alimentation électrique du ruban chauffant 12 à partir d'une source électrique extérieure, par l'intermédiaire d'un câble électrique (non représenté). Le boítier de raccordement 18 permet aussi le branchement d'une sonde de température 19, telle qu'un thermocouple, placée sous le capot 5, au centre de celui-ci.
    L'ensemble de la structure, précédemment décrite, peut être montée sur deux profilés inférieurs 20, parallèles entre eux, qui permettent sa fixation sur tout bâti ou autre structure de support.
    En cours de fonctionnement du panneau chauffant 2, le ruban 12, parcouru par un courant électrique, émet à l'intérieur de ce panneau 2 un rayonnement infrarouge "moyen". Le capot 5 réémet alors, en le diffusant à l'extérieur, un rayonnement infrarouge "long", qui assure le traitement thermique souhaité, selon l'application. La sonde de température 19 permet une régulation de la température de chauffe du panneau 2.
    S'il est utilisé horizontalement et avec son capot 5 tourné vers le haut, comme illustré au dessin, le panneau 2 constitue notamment un "plancher chauffant". Toutefois, le même panneau 2 est aussi utilisable horizontalement mais avec son capot 5 tourné vers le bas, auquel cas il constitue un "plafond chauffant", ou encore verticalement pour constituer une "cloison chauffante". Bien entendu, ce panneau 2 est utilisable seul ou associé à d'autres panneaux similaires, de même orientation ou d'orientation différente, selon les applications.
    L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications annexées :
    • en modifiant les dimensions du dispositif ;
    • en prévoyant des plaques en céramique en nombre plus ou moins élevé ;
    • en ayant recours à tous matériaux équivalents, par exemple en remplaçant les plaques en céramique par des plaques en un autre matériau minéral ou organique, électriquement et thermiquement isolant ;
    • en modifiant le nombre et/ou la disposition des rubans chauffants, ou tous autres détails constructifs ;
    • en utilisant le dispositif dans toute position, que celle-ci soit horizontale, verticale ou inclinée ;
    • en destinant ce dispositif à tous genres d'applications, telles que chauffage, séchage, cuisson, etc ... dans tous genres d'industries nécessitant des traitements thermiques.

    Claims (8)

    1. Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge, plus particulièrement dispositif diffusant un rayonnement infrarouge de type "long", caractérisé en ce qu'il se présente comme un panneau (2) composé, en combinaison :
      d'un élément de fond (3), du genre plaque ou bac, servant de support aux autres éléments (4, 5) du panneau (2) ;
      d'un élément intermédiaire (4) électriquement et thermiquement isolant supportant, sur sa face opposée à l'élément de fond (3), au moins un ruban métallique chauffant (12) apte à être relié à une source électrique extérieure et à émettre alors un rayonnement infrarouge de type "moyen" ; et
      d'un élément antérieur (5), du genre plaque ou capot, de faible inertie thermique, maintenu devant l'élément intermédiaire (4) et apte à réémettre un rayonnement infrarouge de type "long".
    2. Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément intermédiaire (4) électriquement et thermiquement isolant, supportant le ou les rubans métalliques chauffants (12), est constitué par une superposition de deux ou plusieurs plaques en matériau céramique (9, 10, 11), de préférence en céramique à fibres longues.
    3. Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément antérieur (5), du genre plaque ou bac, est un élément métallique de relativement faible épaisseur et masse, traité en surface pour favoriser la diffusion thermique et la réémission de rayonnement infrarouge de type "long".
    4. Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de fond (3), en forme de bac, est pourvu, sur ses bords pliés longitudinaux (6) et/ou transversaux (7), d'entretoises (8) qui maintiennent l'élément antérieur (5) du genre plaque ou capot à distance de l'élément de fond (3), en évitant un contact entre ces deux éléments (3, 5).
    5. Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément antérieur (5), conformé en capot, possède des bords pliés longitudinaux (13) et transversaux (14) qui recouvrent, extérieurement et sans contact direct, les bords pliés longitudinaux (6) et transversaux (7) correspondants de l'élément de fond (3), conformé en bac.
    6. Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge selon la revendication 5, caractérisé en ce que sont prévus des moyens de retenue, du genre tige ou vis (17), liant avec jeu les bords pliés longitudinaux (13) et/ou transversaux (14) de l'élément antérieur (5), conformé en capot, aux bords pliés longitudinaux (6) et/ou transversaux (7) correspondants de l'élément de fond (3), conformé en bac.
    7. Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément antérieur (5), du genre plaque ou capot, porte dans sa région centrale une sonde de température (19), notamment prévue pour la régulation automatique de la température de ce dispositif chauffant (2).
    8. Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte, sur l'un de ses côtés longitudinaux ou transversaux, un boítier de raccordement électrique (18), pour l'alimentation électrique du ou des rubans chauffants (12) à partir de la source électrique extérieure et pour le raccordement de la sonde de température (19).
    EP02356207A 2001-10-23 2002-10-21 Dispositif chauffant à rayonnement infrarouge Expired - Lifetime EP1306620B1 (fr)

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    FR0113684A FR2831244B1 (fr) 2001-10-23 2001-10-23 Dispositif chauffant a rayonnement infrarouge
    FR0113684 2001-10-23

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1306620A1 true EP1306620A1 (fr) 2003-05-02
    EP1306620B1 EP1306620B1 (fr) 2005-09-14

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    DE (1) DE60206122T2 (fr)
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    FR (1) FR2831244B1 (fr)

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    FR2831244B1 (fr) 2004-03-12
    ES2249548T3 (es) 2006-04-01
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