FR3103260A1 - Emetteur de rayonnement infra-rouge - Google Patents

Abstract

Emetteur de rayonnement infra-rouge L’invention concerne un émetteur (1) de rayonnement infra-rouge chauffé au gaz, comprenant une plaque de brûleur (8), ladite plaque de brûleur servant de surface de combustion, et un écran rayonnant (12) positionné du côté de la surface de combustion de ladite plaque de brûleur. Ledit écran rayonnant (12) est formé par un matériau à mailles ou à pores ouverts, et présente une face interne orientée du côté de la surface de combustion de la plaque de brûleur. La surface interne de l’écran comprend au moins une première portion (16) et une deuxième portion (18) décalées entre elles par rapport à la surface de combustion, de manière à ce que la distance entre la surface de combustion et la première portion (16) soit inférieure à la distance entre la surface de combustion et la deuxième portion (18). Figure pour l’abrégé : Fig.6.

Description

Emetteur de rayonnement infra-rouge

La présente invention concerne le domaine des émetteurs de rayonnement infra-rouge, et en particulier des émetteurs chauffés au gaz.

Il est connu d’utiliser un écran dans des émetteurs de rayonnement infra-rouge chauffés au gaz. De tels écrans, positionnés en regard d’une plaque de brûleur, en général une plaque céramique perforée sur laquelle le gaz est brûlé, sont destinés à être chauffés par la combustion du gaz afin d’émettre un rayonnement infra-rouge, tout en permettant la circulation à travers eux des gaz une fois brûlés.

De tels écrans peuvent ainsi être formés par des tiges métalliques montées parallèlement, dans un même plan, à distance les unes des autres. Alternativement, de tels écrans peuvent être formés par un ensemble de fils métalliques entrecroisés, ou tissés, entre eux.

Des émetteurs avec de tels écrans sont ainsi connus depuis longtemps et présentent un fonctionnement stable et optimisé permettant d’obtenir une bonne efficacité tout en limitant les anomalies de fonctionnement.

Il existe également des écrans formés à partir de matériaux moussés, ou matériaux à pores ouverts.

Il est également connu d’utiliser un matériau à mailles pour former l’écran d’un émetteur de rayonnement infra-rouge chauffé au gaz. On peut désigner de tels matériaux à mailles par matériaux à structure de treillis, ou bien encore par matériaux à structure lattice. De tels matériaux présentent notamment une organisation spatiale géométrique. Ainsi, la structure de tels matériaux correspond à la répétition, dans les trois directions de l’espace, d’un même motif géométrique élémentaire (maille ou cellule), de préférence en trois dimensions. En particulier, de tels matériaux peuvent présenter une structure formant les arêtes des motifs (ou mailles ou cellules) répétés en réseau tridimensionnel.

De tels matériaux à mailles se sont révélés récemment intéressants pour remplacer les écrans traditionnels des émetteurs de rayonnement infra-rouge, notamment en raison de leur efficacité. Un émetteur de rayonnement infra-rouge comportant un tel matériau à mailles comme écran, est notamment décrit dans le document WO 2017/156440.

Cependant, le fonctionnement de tels écrans diffère des écrans traditionnels, de sorte qu’il n’est pas toujours possible d’obtenir une stabilité et une durée de fonctionnement de l’émetteur avec un écran en matériau à mailles qui sont aussi élevées que celles obtenues avec un émetteur avec un écran traditionnel. Ainsi, il a été observé qu’avec de tels émetteurs à écran en matériau à maille, la flamme de l’émetteur pouvait restée allumée plus difficilement qu’avec des émetteurs à écran traditionnel. Dit autrement, il est apparu que la flamme pouvait être amenée à s’éteindre plus facilement ou plus fréquemment avec un écran en matériau à mailles qu’’avec un émetteur à écran traditionnel.

La présente invention vise à résoudre les différents problèmes techniques énoncés précédemment. La présente invention vise ainsi à proposer un émetteur à rayonnement infra-rouge chauffé au gaz, présentant une stabilité de fonctionnement comparable aux émetteurs traditionnels, et une efficacité supérieure à celle des émetteurs traditionnels. En particulier, la présente invention vise ainsi à proposer un émetteur à rayonnement infra-rouge chauffé au gaz avec un écran en matériau à mailles présentant une stabilité de fonctionnement améliorée, notamment lors de l’allumage.

Ainsi, selon un aspect, il est proposé un émetteur de rayonnement infra-rouge chauffé au gaz, comprenant une plaque de brûleur, ladite plaque de brûleur servant de surface de combustion, et un écran rayonnant positionné du côté de la surface de combustion de ladite plaque de brûleur. Ledit écran rayonnant est formé par un matériau à mailles ou à pores ouverts, et présente une face interne orientée du côté de la surface de combustion de la plaque de brûleur. La surface interne de l’écran comprend au moins une première portion et une deuxième portion décalées entre elles par rapport à la surface de combustion, de manière à ce que la distance entre la surface de combustion et la première portion soit inférieure à la distance entre la surface de combustion et la deuxième portion.

Il a en effet été observé par le demandeur que la stabilité de fonctionnement de l’émetteur à écran en matériau à mailles, notamment lors de l’allumage, augmentait lorsque la distance entre la plaque de brûleur et l’écran augmentait. Ainsi, en positionnant l’écran directement sur la surface de la plaque de brûleur, comme illustré dans le document WO 2017/156440, l’émetteur peut être difficile à allumer car la flamme est amenée à décrocher de la surface de la plaque de brûleur et à s’éteindre. Toutefois, l’éloignement de l’écran en matériau à mailles par rapport à la plaque de brûleur conduit également à une diminution de l’efficacité de l’émetteur, ce qui peut conduire à des performances similaires à celles des émetteurs à écran traditionnel.

L’émetteur selon la présente invention permet ainsi d’améliorer la stabilité de fonctionnement de l’émetteur, notamment lors de l’allumage, grâce à la deuxième portion de la surface interne de l’écran qui se trouve à distance de la plaque de brûleur, tout en gardant une efficacité de rayonnement infra-rouge plus élevée que celle des émetteurs à écran traditionnel, grâce à la première portion de la surface interne de l’écran qui reste à proximité immédiate de la plaque de brûleur. En particulier, le demandeur a constaté qu’il était suffisant de garder une distance entre l’écran en matériau à mailles et la plaque de brûleur, uniquement sur une portion de la surface interne de l’écran, pour maintenir la flamme sur la plaque de brûleur. En effet, le demandeur a observé que la flamme pouvait, lors de l’allumage d’un émetteur selon la présente invention, se décrocher surtout au niveau de la zone de plaque de brûleur située en regard de la première portion de l’écran, mais pas au niveau de la zone de plaque de brûleur située en regard de la deuxième portion de l’écran, de sorte que la flamme encore présente sur la zone de plaque de brûleur située en regard de la deuxième portion de l’écran pouvait alors rallumer la flamme sur le reste de la plaque de brûleur. Ainsi, grâce à l’émetteur selon la présente invention, il devient possible d’obtenir une zone de la plaque de brûleur au niveau de laquelle la flamme reste accrochée et peut rallumer la flamme sur le reste de la plaque si celle-ci venait à s’éteindre. La zone de plaque de brûleur située en regard de la deuxième portion de l’écran remplit également une fonction de veilleuse pour l’émetteur, en permettant de le rallumer entièrement lorsqu’il vient à s’éteindre partiellement.

Surtout, le demandeur a observé que l’efficacité de l’émetteur pouvait restée aussi élevée que celle d’un émetteur tel que décrit dans le document WO 2017/156440, même avec la deuxième portion d’écran distante de la plaque de brûleur.

Préférentiellement, la différence de distance entre la surface de combustion et les première et deuxième portions est comprise entre 0.5mm et 10mm, de préférence entre 1mm et 5mm.

De telles distances permettent à la fois de maintenir la flamme de l’émetteur, notamment lors de l’allumage, tout en présentant une efficacité élevée.

Préférentiellement, l’écran présente également une face externe opposée à la face interne, la face externe étant sensiblement plane et parallèle aux deux portions décalées de la face interne de manière à ce que l’épaisseur de l’écran au niveau de la première portion soit supérieure à l’épaisseur de l’écran au niveau de la deuxième portion.

Préférentiellement, la face interne de l’écran est formée par l’absence ou par retrait, au niveau de la deuxième portion, d’une ou plusieurs mailles.

L’écran en matériau à mailles comportant une structure résultant de la répétition, dans les trois directions de l’espace, d’un même motif géométrique élémentaire, il suffit, pour obtenir la deuxième portion de surface interne située en retrait de la première portion de surface interne, de supprimer ou de retirer un ou plusieurs motifs élémentaires de la structure du matériau à mailles, par exemple une couche de plusieurs motifs élémentaires de côté, la couche présentant une épaisseur comprise entre 1 et 5 motifs élémentaires.

Préférentiellement, la deuxième portion de l’écran est disposée sensiblement en regard du centre de la plaque de brûleur, par exemple en regard du centre d’une plaque céramique, de préférence perforée.

La deuxième portion de l’écran est prévue pour être située en regard de la zone de la plaque de brûleur la plus chaude. En effet, les zones les plus chaudes des plaques de brûleur peuvent être amenées à s’abîmer en premier, de sorte qu’en prévoyant la deuxième portion d’écran en regard de telles zones de plaque de brûleur habituellement plus chaudes, il devient possible d’en limiter la température et donc d’en augmenter la durée de vie.

Préférentiellement, l’émetteur comprend deux plaques de brûleur montées côte à côte, par exemple deux plaques céramiques, de préférence perforées, et l’écran comporte deux deuxièmes portions situées sensiblement en regard du centre de chacune des plaques de brûleur.

Ici encore, on prévoit les deuxièmes portions d’écran en regard des zones les plus chaudes, c’est-à-dire en regard du centre de chacune des plaques de brûleur, afin d’augmenter la durée de vie de l’émetteur.

Préférentiellement, l’écran forme des arêtes d’une pluralité de mailles géométriques assemblées en un réseau tridimensionnel.

Préférentiellement, l’écran forme un réseau de mailles cubiques.

Préférentiellement, l’écran comprend du carbure de silicium, de préférence infiltré de silicium.

Le carbure de silicium permet d’obtenir une bonne tenue à haute température tout en gardant, contrairement à beaucoup de céramique, une conductivité thermique élevée. Cela permet donc d’obtenir une température de l’écran qui est homogène, mais aussi d’éviter des points chauds au niveau du support de combustion.

Préférentiellement, la première portion et la deuxième portion sont sensiblement planes et parallèles entre elles.

L’utilisation de portions sensiblement planes permet de mieux contrôler le comportement de la flamme au niveau de chacune desdites portions.

Alternativement, la première portion et/ou la deuxième portion sont non-planes.

Ainsi, la première portion et/ou la deuxième portion peuvent être incurvées. Par exemple, la surface interne de l’écran peut être incurvée de manière à comprendre au moins une première portion et une deuxième portion qui sont à des distances différentes de la surface de combustion.

Préférentiellement, l’écran est distant de la plaque de brûleur, par exemple d’au moins 1mm, et de préférence d’au moins 2mm.

La figure 1 est une coupe partielle en perspective d’un émetteur à rayonnement infra-rouge avec un écran selon l’art antérieur,

La figure 2 est une représentation schématique en perspective d’un premier mode de réalisation d’écran selon l’invention pour émetteur à rayonnement infra-rouge,

La figure 3 est une représentation schématique d’une coupe transversale de l’écran représenté sur la figure 2,

La figure 4 est une représentation schématique d’une coupe transversale d’un émetteur à rayonnement infra-rouge équipé de l’écran représenté à la figure 2,

La figure 5 est une représentation schématique d’une coupe transversale d’un second de mode de réalisation de l’écran selon l’invention, et

La figure 6 est une représentation schématique d’une coupe transversale d’un émetteur à rayonnement infra-rouge équipé de l’écran représenté à la figure 5.

La figure 1 représente un émetteur 1 à rayonnement infra-rouge chauffé au gaz, comportant un écran 2 selon l’art antérieur, par exemple sous forme de grille métallique ou de fils métalliques tressés.

L’émetteur 1 comporte un bâti 4 avec une entrée d’alimentation 6 pour les gaz devant être brûlés, et une plaque de brûleur 8 disposée en regard de la surface interne de l’écran 2. Le bâti 4 et la plaque de brûleur 8 délimitent une chambre intérieure dans laquelle sont acheminés les gaz entrant par l’entrée d’alimentation 6.

La plaque de brûleur 8 peut être par exemple une plaque céramique perforée dont les perforations sont destinées à permettre aux gaz présents dans la chambre intérieure de l’émetteur 1 de sortir. En sortant des perforations, les gaz sont alors brûlés sur la surface externe 10, ou surface de combustion, de la plaque de brûleur 8 lorsqu’il y a une flamme, et viennent alors chauffer l’écran 2 disposé en regard de la surface externe 10.

En particulier, comme illustré sur la figure 1, la plaque de brûleur 8 peut comprendre une surface externe 10 crénelée, ou striée. Ainsi, la plaque de brûleur 8 peut présenter, au niveau de la surface externe 10, différents niveaux de surface de combustion, par exemple deux. La surface externe 10 peut par exemple comprendre des stries parallèles disposées de manière oblique sur toute la surface de la plaque de brûleur 8.

De telles plaques de brûleur 8 avec plusieurs niveaux de surface de combustion sont notamment décrites dans le document WO 2010/003904.

La figure 2 illustre de manière schématique la forme générale d’un écran selon la présente invention. L’écran est formé par un matériau à mailles ou à pores ouverts, et peut comprendre du carbure de silicium, de préférence infiltré de silicium. Ainsi, l’écran peut être formé par un matériau présentant une structure résultant de la répétition, dans les trois directions de l’espace, d’un même motif géométrique élémentaire, comme illustré schématiquement sur les figures 3 à 6, ou bien peut être formé à partir d’un matériau moussé. Un écran en matériau à mailles est notamment décrit dans le document WO 2017/156440.

Dans les deux cas, on considère, dans la suite de la description, comme la surface du matériau maillé, le plan (fictif) dans lequel se situent les arêtes d’extrémité ou sommets d’extrémité du matériau maillé. Ainsi, la surface inférieure du matériau correspondra au plan dans lequel les arêtes d’extrémité inférieures ou sommets d’extrémité inférieurs du matériau maillé se situent.

La figure 2 illustre donc la forme géométrique d’un écran selon la présente invention, en représentant ses contours par des plans. Plus précisément, la figure 2 illustre un écran dont la surface destinée à faire face à la plaque de brûleur, c’est-à-dire la surface interne, est représentée.

Comme illustré sur la figure 2, l’écran 12 selon la présente invention ne présente pas une surface interne plane, mais comprend au contraire une surface interne 14 avec une première portion 16 principale et au moins une deuxième portion 18 disposée en retrait par rapport à la première portion 16. Dans l’exemple illustré sur les figures 2 à 4, l’écran 12 comporte ainsi deux deuxièmes portions 18.

Plus précisément, la surface des deuxièmes portions 18 est décalée par rapport à la surface de la première portion 16, et se situe en-dessous de la surface de la première portion 16. L’écran 12 présente ainsi une forme géométrique dans laquelle la surface interne 14 comporte deux creux ou évidements.

Les deuxièmes portions 18 peuvent être planes, comme la première portion 16, et peuvent être parallèles à la première portion 16.

La figure 3 illustre une coupe de l’écran 12 schématisé sur la figure 2. Comme cela est visible sur la figure 3, l’écran 12 a une surface externe 20 plane qui est opposée et parallèle à la surface interne 14. L’écran 12 présente alors une épaisseur qui est supérieure au niveau de la première portion 16 qu’au niveau des deuxièmes portions 18. Ainsi, l’écart d’épaisseur de l’écran 12 entre la première portion 16 et les deuxièmes portions 18 de la surface interne 14 peut être compris entre 0.5mm et 10mm, de préférence entre 1mm et 5mm.

Une telle différence d’épaisseur peut correspondre à un multiple de l’épaisseur d’un élément géométrique élémentaire du matériau à mailles. Ainsi, pour réaliser les deuxièmes portions 18, il peut être suffisant de ne pas former ou de retirer une ou plusieurs couches d’éléments géométriques élémentaires du matériau à mailles, afin d’obtenir des deuxièmes portions 18 avec une surface plane et parallèle à la première portion 16.

La figure 4 représente un émetteur 1 à rayonnement infra-rouge comportant un écran 12 tel qu’illustré aux figures 2 et 3. L’émetteur 1 comprend notamment un bâti 4 et une surface de combustion. Toutefois, dans l’exemple illustré à la figure 4, la surface de combustion de l’émetteur 1 est formée par deux plaques de brûleur 8a, 8b disposées de manière adjacente pour former une surface de combustion continue.

Comme représenté sur la figure 4, l’écran 12 est disposé en face des plaques de brûleur 8a, 8b, avec la surface interne 14 en regard à la surface de combustion. L’écran 12 n’est pas disposé directement sur les plaques de brûleur 8a, 8b, mais à distance, par exemple la première portion 16 peut être située à au moins 1mm des plaques de brûleur 8a, 8b, de préférence à au moins 2mm. En effet, la proximité de l’écran 12 peut conduire, en utilisation, à «décrocher» la flamme de la surface de combustion et donc à éteindre l’émetteur 1, notamment pendant l’allumage.

Afin de limiter un tel problème, l’écran 12 comprend les deuxièmes portions 18 qui, comme elles sont disposées en retrait de la première portion 16, sont encore plus éloignées des plaques de brûleur 8a, 8b. Il devient alors plus aisé et facile de maintenir la flamme sur la surface de combustion au moins au niveau des deuxièmes portions 18. Ainsi, lorsque la flamme s’éteint de la surface de combustion située en regard de la première portion 16 de l’écran, elle peut être rallumée par la flamme encore présente sur la surface de combustion située en regard de la deuxième portion 18. La deuxième portion 18 permet donc de maintenir le fonctionnement de l’émetteur 1, notamment à l’allumage.

Toutefois, et afin de maintenir une efficacité élevée de l’émetteur 1 qui est, dans l’art antérieur, obtenue avec un écran en matériau à mailles positionné au plus près de la surface de combustion, les deuxièmes portions 18 sont prévues avec des dimensions réduites. Ainsi, la surface totale des deuxièmes portions 18 peut être comprise entre 1% et 70% de la surface totale de la surface interne, de préférence entre 5% et 50% et plus préférentiellement entre 10% et 30%.

Par ailleurs, les deuxièmes portions 18 peuvent être prévues en regard de la surface la plus chaude des plaques de brûleur 8a, 8b, c’est-à-dire en regard du centre des plaques de brûleur 8a, 8b. En effet, les surfaces les plus chaudes des plaques de brûleur sont les surfaces qui s’abiment le plus rapidement et qui sont le plus susceptible, dans le temps, d’empêcher le bon fonctionnement de l’émetteur. Ainsi, en prévoyant les deuxièmes portions 18 en regard des zones les plus chaudes des plaques de brûleur 8a, 8b, il devient possible de rallonger la durée de vie de l’émetteur.

Les figures 5 et 6 illustrent un deuxième mode de réalisation de l’invention. Dans ce deuxième mode de réalisation, l’émetteur ne comprend qu’une seule plaque de brûleur 8. Dans ce cas, seule une deuxième portion 18 est prévue dans l’écran 12, et est disposée en regard du centre de la plaque de brûleur 8.

Ainsi, grâce à la forme spécifique de l’écran selon la présente invention, il devient possible de combiner l’efficacité des matériaux à mailles ou à pores ouverts tout en gardant la stabilité de fonctionnement des émetteurs à écran traditionnel. En particulier, il devient possible de garder un écran proche de la plaque de brûleur, tout en garantissant la stabilité du fonctionnement, notamment à l’allumage.

Claims (10)

1. Emetteur (1) de rayonnement infra-rouge chauffé au gaz, comprenant une plaque de brûleur (8), ladite plaque de brûleur (8) servant de surface de combustion, et un écran rayonnant (12) positionné du côté de la surface de combustion de ladite plaque de brûleur (8), ledit écran rayonnant (12) étant formé par un matériau à mailles ou à pores ouverts, et présentant une face interne (14) orientée du côté de la surface de combustion de la plaque de brûleur (8), caractérisé en ce que la surface interne (14) de l’écran comprend au moins une première portion (16) et une deuxième portion (18) décalées entre elles par rapport à la surface de combustion, de manière à ce que la distance entre la surface de combustion et la première portion (16) soit inférieure à la distance entre la surface de combustion et la deuxième portion (18).
2. Emetteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la différence de distance entre la surface de combustion et les première et deuxième portions (16, 18) est comprise entre 0.5mm et 10mm, de préférence entre 1mm et 5mm.
3. Emetteur (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’écran (12) présente également une face externe (20) opposée à la face interne (14), la face externe (20) étant sensiblement plane et parallèle aux deux portions décalées (16, 18) de la face interne (14) de manière à ce que l’épaisseur de l’écran (12) au niveau de la première portion (16) soit supérieure à l’épaisseur de l’écran (12) au niveau de la deuxième portion (18).
4. Emetteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face interne (14) de l’écran est formée par l’absence ou par retrait, au niveau de la deuxième portion (18), d’une ou plusieurs mailles.
5. Emetteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième portion (18) de l’écran est disposée sensiblement en regard du centre de la plaque de brûleur (8), par exemple en regard du centre d’une plaque céramique, de préférence perforée.
6. Emetteur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant deux plaques de brûleur (8a, 8b) montées côte à côte, par exemple deux plaques céramiques, de préférence perforées, et dans lequel l’écran (12) comporte deux deuxièmes portions (18) situées sensiblement en regard du centre de chacune des plaques de brûleur (8a, 8b).
7. Emetteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’écran (12) forme des arêtes d’une pluralité de mailles géométriques assemblées en un réseau tridimensionnel.
8. Emetteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’écran (12) comprend du carbure de silicium, de préférence infiltré de silicium.
9. Emetteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première portion (16) et la deuxième portion (18) sont sensiblement planes et parallèles entre elles, ou bien la première portion (16) et/ou la deuxième portion (18) est incurvée.
10. Emetteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’écran (12) est distant de la plaque de brûleur (8), par exemple d’au moins 1mm, et de préférence d’au moins 2mm.