FR2796515A1

FR2796515A1 - Electromagnetic induction heater, for heating room, comprises accumulation block with electromagnetic inductor, with block storing enough thermal energy so as to neutralize temperature variations

Info

Publication number: FR2796515A1
Application number: FR9909423A
Authority: FR
Inventors: Bernard Peyronny
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-01-19
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: FR2796515B1

Abstract

Heater (1) has heating body having accumulation block (2) on which is placed electromagnetic inductor (3). Supply current of inductor is regulated by control system. Volume of cast iron block is measured so that thermic energy storage is ensured to be large enough to neutralize temperature variations following power supply interrupts. Block and inductor are both thin plates.

Description

La présente invention a pour objet un radiateur de chauffage à induction électromagnétique. The present invention relates to an electromagnetic induction heating radiator.

I1 est destiné au chauffage de base ou d'appoint des locaux de tous types, qu'ils soient professionnels ou non. Actuellement, en raison des difficultés rencontrées pour contrôler et optimiser la consommation d'énergie, les installations de chauffage central sont de plus en plus abandonnées au profit d'appareils individuels autonomes, et en particulier de radiateurs ou convecteurs électriques. Cette source d'énergie présente en effet de nombreux avantages tels que souplesse, propreté, confort, facilité de réglage et de programmation, faible investissement, etc. It is intended for basic or supplementary heating of premises of all types, whether professional or not. Currently, due to the difficulties encountered in controlling and optimizing energy consumption, central heating installations are increasingly abandoned in favor of individual autonomous devices, and in particular electric heaters or convectors. This energy source has many advantages such as flexibility, cleanliness, comfort, ease of adjustment and programming, low investment, etc.

[ Les trois sources d'énergie le plus couramment utilisées sont le fioul, le gaz et l'électricité. Cette dernière présente de nombreux avantages tels que souplesse, propreté, confort, facilité de réglage et de programmation, faible investissement, etc, mais son coût rapporté au kilowattheure est sensiblement plus élevé que pour les deux autres énergies. C'est ce qui a motivé le développement du "chauffage intégré", associant des appareils de chauffage électrique à une isolation thermique des locaux. A ce jour, dans le but d'économiser l'énergie, les constructions neuves doivent obligatoirement comporter une bonne isolation thermique et l'électricité est de plus en plus fréquemment choisie comme source d'énergie.] Ces appareils sont en général constitués d'une enveloppe en tôle d'acier comportant dans le cas des radiateurs à eau ou fluide caloporteur, une résistance électrique insérée dans un isolant généralement en céramique pour assurer l'isolation, ou, pour les convecteurs, une résistance nue ou associée à des ailettes ou des chicanes destinées à augmenter la surface d'échange ou à diriger le flux d'air. La régulation est assurée dans 2 la plupart des cas par un thermostat intégré à l'appareil, plus rarement par un système plus évolué pouvant comporter thermostat de zone, thermostat extérieur, programmateur ou délesteur. Dans les radiateurs électriques courants, la régulation s'effectue le plus souvent par tout ou rien entre deux températures voisines ("fourchette"). La source de chaleur est alternativement coupée et froide puis branchée et à sa température maximale. Des études récentes ont montré que l'impression ressentie ne correspond pas à la température moyenne, mais en fait à la température réelle la plus basse. De ce fait, la recherche de confort incite très fréquemment les utilisateurs à régler le thermostat quelques degrés au-dessus de la température souhaitée, ce qui conduit en pratique à un gaspillage d'énergie non négligeable. Dans le but de remédier à cet état de choses, l'auteur de la présente invention a déposé le 15/06/94 une demande de brevet sous le numéro FR 2 721 472 faisant état d'un radiateur constitué d'une enveloppe métallique ou non contenant à sa partie inférieure un corps de chauffe constitué d'une résistance électrique blindée noyée dans un bloc métallique d'alliage léger maintenu écarté de l'enceinte par des éléments raidisseurs de manière à ce que le bloc métallique soit entièrement entouré d'un matelas d'air, la régulation du système s'effectuant par un montage électronique agissant en coupant périodiquement l'alimentation durant un laps de temps variable au cours d'un cycle de l'ordre de quelques secondes. Dans ce système la température de la source de chaleur varie de façon très peu sensible. I1 présente en outre l'avantage d'accumuler de l'énergie thermique sans avoir l'encombrement des radiateurs à accumulation habituels. [The three most commonly used energy sources are fuel oil, gas and electricity. The latter has many advantages such as flexibility, cleanliness, comfort, ease of adjustment and programming, low investment, etc., but its cost per kilowatt hour is significantly higher than for the other two energies. This is what motivated the development of "integrated heating", associating electric heaters with thermal insulation of the premises. To date, in order to save energy, new constructions must necessarily have good thermal insulation and electricity is more and more frequently chosen as a source of energy.] These devices generally consist of a sheet steel casing comprising, in the case of water or heat transfer fluid radiators, an electrical resistance inserted into an insulator generally made of ceramic to provide insulation, or, for convectors, a bare resistance or associated with fins or baffles intended to increase the exchange surface or to direct the air flow. In most cases, regulation is ensured by a thermostat integrated into the device, more rarely by a more advanced system which may include zone thermostat, external thermostat, programmer or load shedder. In common electric heaters, regulation is most often done by all or nothing between two neighboring temperatures ("range"). The heat source is alternately switched off and cold and then connected and at its maximum temperature. Recent studies have shown that the impression felt does not correspond to the average temperature, but in fact to the lowest actual temperature. Therefore, the search for comfort very often encourages users to adjust the thermostat a few degrees above the desired temperature, which in practice leads to a significant waste of energy. In order to remedy this state of affairs, the author of the present invention deposited on 15/06/94 a patent application under the number FR 2 721 472 reporting a radiator consisting of a metal casing or not containing at its lower part a heating body consisting of an armored electrical resistance embedded in a light alloy metal block kept apart from the enclosure by stiffening elements so that the metal block is entirely surrounded by a air mattress, the regulation of the system being effected by an electronic assembly acting by periodically cutting the supply for a variable period of time during a cycle of the order of a few seconds. In this system the temperature of the heat source varies very little. I1 also has the advantage of accumulating thermal energy without having the bulk of conventional storage heaters.

Par ailleurs, le brevet N FR 2 703 870 du 09/04/93, au nom de Félix SEYE décrit un dispositif de chauffage à induction pour radiateur à eau ou à liquide caloporteur avec commande à distance infrarouge inter- actif. Cet appareil comporte un inducteur avec système de régulation contrôlant l'intensité, la tension et la fréquence du courant d'alimentation. Furthermore, patent N FR 2 703 870 of 04/09/93, in the name of Félix SEYE describes an induction heating device for water or heat transfer liquid radiator with interactive infrared remote control. This device includes an inductor with a regulation system controlling the intensity, the voltage and the frequency of the supply current.

L'induction électromagnétique, comparativement aux autres techniques électrothermiques, présente la particularité remarquable d'injecter sans contact de l'énergie thermique dans les matériaux conducteurs de l'électricité, ce qui assure une densité de puissance élevée et une faible inertie permettant un grande souplesse de régulation. Le dispositif selon la présente invention permet de combiner les avantages de l'accumulation d'énergie thermique et de l'induction électromagnétique. I1 est constitué d'un appareil de chauffage à circulation d'air ou à eau ou à fluide caloporteur comportant un inducteur électromagnétique associé à un bloc à inertie métallique apte à accumuler l'énergie thermique créée par le flux magnétique engendré par l'inducteur, le corps de chauffe formé par l'inducteur et le bloc à inertie pouvant être situé à n'importe quel endroit de l'appareil, que ce soit à l'intérieur ou sur sa face arrière ou sur le côté. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente une coupe transversale horizontale selon les flèches F1 de la figure 2 d'un radiateur en tôle d'acier équipé d'un inducteur central, la figure 2 est une coupe verticale du même appareil, selon les flèches F2 de la figure 1, la figure 3 est une coupe horizontale similaire à celle de la figure 1 montrant une variante d'exécution, la figure 4 est une coupe horizontale partielle à une échelle différente d'un radiateur modulaire en fonte d'aluminium pourvu du système selon l'invention et la figure 5 montre, sur des coupes schématiques verticales transversales à échelle réduite du radiateur de la figure 4, différentes positions du bloc d'inertie associé à l'inducteur. Le dispositif, figures 1 à 5, est constitué d'un appareil de chauffage 1 dont le corps de chauffe est constitué d'un bloc d'accumulation 2 sur lequel est monté un inducteur 3 électromagnétique dont le courant d'alimentation est régulé par un système de contrôle connu de type quelconque. Le volume du bloc de fonte 2 est calculé pour assurer une accumulation d'énergie thermique suffisante pour rendre insensibles les variations de température provoquées par les coupures d'alimentation utilisées pour la régulation. Ce bloc sera de préférence en fonte de fer, mais il pourra être réalisé en tout type de métal ou autre pouvant recevoir l'énergie d'un inducteur. Le corps de chauffe constitué par l'inducteur 3 et le bloc d'accumulation 2 sera disposé à une certaine distance de la face frontale 4 de l'appareil afin de limiter la température des parties accessibles. I1 pourra en particulier se situer en partie centrale et être maintenu écarté de l'enceinte par des entretoises 5 de manière à être entièrement entouré d'un matelas d'air (figures 1 et 2). Electromagnetic induction, compared to other electrothermal techniques, has the remarkable characteristic of injecting noncontact thermal energy into electrically conductive materials, which ensures a high power density and low inertia allowing great flexibility of regulation. The device according to the present invention makes it possible to combine the advantages of the accumulation of thermal energy and of electromagnetic induction. I1 consists of an air or water or heat transfer fluid heating device comprising an electromagnetic inductor associated with a metal inertia block capable of accumulating thermal energy created by the magnetic flux generated by the inductor, the heating body formed by the inductor and the inertia block can be located anywhere on the device, whether inside or on its rear side or on the side. In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples of embodiments of the subject of the invention: FIG. 1 represents a horizontal cross section along the arrows F1 of FIG. 2 of a sheet metal radiator steel equipped with a central inductor, Figure 2 is a vertical section of the same device, according to the arrows F2 of Figure 1, Figure 3 is a horizontal section similar to that of Figure 1 showing an alternative embodiment, the FIG. 4 is a partial horizontal section on a different scale of a modular cast aluminum radiator provided with the system according to the invention and FIG. 5 shows, on vertical schematic cross-sections at reduced scale of the radiator of FIG. 4, different positions of the inertia block associated with the inductor. The device, FIGS. 1 to 5, consists of a heating device 1, the heating body of which consists of an accumulation block 2 on which is mounted an electromagnetic inductor 3, the supply current of which is regulated by a any known type of control system. The volume of the cast iron block 2 is calculated to ensure an accumulation of thermal energy sufficient to render insensitive the temperature variations caused by the power cuts used for regulation. This block will preferably be made of cast iron, but it can be made of any type of metal or other which can receive the energy of an inductor. The heating body constituted by the inductor 3 and the accumulation block 2 will be disposed at a certain distance from the front face 4 of the device in order to limit the temperature of the accessible parts. I1 may in particular be located in the central part and be kept away from the enclosure by spacers 5 so as to be entirely surrounded by an air mattress (Figures 1 and 2).

Il peut également être monté contre la face arrière 6, à l'intérieur (figure 3) ou à l'extérieur, ou encore sur l'un des côtés, par exemple dans le cas d'un radiateur à circulation de fluide caloporteur, le corps de chauffe étant alors agencé pour chauffer ce fluide. En outre, il peut être disposé aussi bien en partie basse qu'en partie haute, ou à tous les niveaux intermédiaires du radiateur (figure 5).It can also be mounted against the rear face 6, inside (Figure 3) or outside, or on one of the sides, for example in the case of a radiator with circulation of heat-transfer fluid, the heating body then being arranged to heat this fluid. In addition, it can be arranged both in the lower part than in the upper part, or at all the intermediate levels of the radiator (Figure 5).

5 Afin de limiter l'épaisseur du radiateur, le bloc d'accumulation 2 et l'inducteur 3 se présenteront avantageusement sous forme de plaques relativement minces.5 In order to limit the thickness of the radiator, the accumulation block 2 and the inductor 3 will advantageously be in the form of relatively thin plates.

Le système décrit peut s'appliquer à tous les appareils de chauffage connus, qu'il s'agisse de convecteurs à circulation d'air comportant une enceinte métallique ou en matière synthétique, ou de radiateurs à circulation d'eau ou d'un autre fluide caloporteur. I1 peut également s'agir d'appareils constitué d'éléments modulaires 7 comportant éventuellement des colonnes d'eau 8 (figure 4). Le principe peut également être utilisé pour la réalisation de portes de communication chauffantes à convection telles que celle décrite dans le brevet N FR 2 721 472 du même inventeur. The system described can be applied to all known heating devices, whether they are air circulation convectors comprising a metal or plastic enclosure, or water circulation radiators or another coolant. I1 can also be devices made up of modular elements 7 possibly including water columns 8 (FIG. 4). The principle can also be used for the production of heated convection communication doors such as that described in patent N FR 2,721,472 of the same inventor.

Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. The positioning of the various constituent elements gives the object of the invention a maximum of useful effects which had not, to date, been obtained by similar devices.

Claims

CLAIMS 1. Electromagnetic induction heating radiator, intended for basic or additional heating of premises of all types, whether professional or not, characterized in that the heating body consists of an electromagnetic inductor (3) mounted on an accumulation block (2) made of cast iron or other material capable of receiving the energy of an inductor, the volume of said accumulation block being determined to ensure an accumulation of thermal energy sufficient to render variations in temperature caused by power cuts used for regulation. 2. Radiator according to claim 1, characterized in that the accumulation block (2) and the inductor (3) are in the form of relatively thin plates. 3. Radiator according to any one of the preceding claims, characterized in that it consists of an air circulation radiator. 4. Radiator according to either of Claims 1 and 2, characterized in that it is of the type with circulation of water or of another heat transfer fluid. 5. Radiator according to claim 4, characterized in that the heating body consisting of the inductor (3) and the accumulation block (2) is mounted on one side of the heater and arranged to heat the heat transfer fluid. 6. Radiator according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it consists of modular elements (7) possibly including water columns (8). 7. Radiator according to either of Claims 1 and 2, characterized in that it constitutes a heated communication door with inertia. 8. Radiator according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating body constituted by the inductor (3) and the accumulation block (2) is disposed in the central part and is kept apart from the enclosure by spacers (5) so as to be entirely surrounded by an air mattress. 9. Radiator according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that the heating body constituted by the inductor (3) and the accumulation block (2) is mounted inside the device, against the rear face (6). 10. Radiator according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that the heating body constituted by the inductor (3) and the accumulation block (2) is mounted outside the device, against the rear face (6).