FR2521809A1 - MICROWAVE BOILER FOR THE PRODUCTION OF HOT FLUID FOR DOMESTIC, INDUSTRIAL OR HEATING OF PREMISES, AND METHOD USED BY THIS BOILER - Google Patents
MICROWAVE BOILER FOR THE PRODUCTION OF HOT FLUID FOR DOMESTIC, INDUSTRIAL OR HEATING OF PREMISES, AND METHOD USED BY THIS BOILER Download PDFInfo
- Publication number
- FR2521809A1 FR2521809A1 FR8202460A FR8202460A FR2521809A1 FR 2521809 A1 FR2521809 A1 FR 2521809A1 FR 8202460 A FR8202460 A FR 8202460A FR 8202460 A FR8202460 A FR 8202460A FR 2521809 A1 FR2521809 A1 FR 2521809A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- fluid
- boiler
- microwave
- energy
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/80—Apparatus for specific applications
- H05B6/802—Apparatus for specific applications for heating fluids
- H05B6/804—Water heaters, water boilers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
Description
252 1809252 1809
La présente invention concerne le domaine du chauffage de fluides pour un usage domestique, industriel, ou de chauffage de locaux, et a pour objet une chaudière The present invention relates to the field of heating fluids for domestic use, industrial, or space heating, and relates to a boiler
à micro-ondes destinée a cet effet. microwaves for this purpose.
L'invention a également pour objet un procédé de The subject of the invention is also a method of
chauffage de fluide au moyen de cette chaudière. fluid heating by means of this boiler.
Actuellement, le chauffage de fluides chauds à usage domestique, industriel, ou de chauffage de locaux, est essentiellement réalisé au moyen de chaudières à combustible liquide, gazeux, ou solide, de dimensions Currently, the heating of hot fluids for domestic use, industrial, or space heating, is mainly achieved by means of boilers for liquid fuel, gaseous, or solid, of dimensions
appropriées aux besoins.appropriate to the needs.
Ces chaudières existantes présentent généralement These existing boilers generally have
des rendements thermiques acceptables et sont d'une cons- acceptable thermal efficiencies and are of a
truction relativement simple et donc peu coûteuse Cepen- relatively simple and therefore inexpensive truction.
dant, du fait de la raréfaction des sources d'approvision- because of the scarcity of sources of supply.
nement en combustibles et de la hausse rapide du prix de ces derniers, le coût d'exploitation de ces chaudières connues augmente rapidement, et d'autres sources d'énergie deviennent compétitives pour le chauffage de fluides Ainsi, la production d'eau chaude par application de l'énergie fuel costs and the rapid rise in the price of these fuels, the operating cost of these known boilers is increasing rapidly, and other energy sources are becoming competitive for fluid heating. energy application
électrique est devenue courante, notamment par transforma- electricity has become commonplace, especially
tion de cette énergie au moyen de résistances chauffantes this energy by means of heating resistors
ou au moyen de pompes à chaleur.or by means of heat pumps.
Toutefois, ce procédé de chauffage d'un fluide au moyen de l'énergie électrique ne permet pas une exploitation optimale de cette dernière, et donc un However, this method of heating a fluid by means of electrical energy does not allow optimal exploitation of the latter, and therefore a
bilan énergétique global satisfaisant. satisfactory overall energy balance.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet une chaudière à micro-ondes pour la production d'un fluide chaud à usage domestique, industriel, ou de chauffage de locaux, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée par un dispositif d'application d'énergie micro-ondes alimenté par une source d'énergie en hyperfréquence du type klystron ou magnétron, par un dispositif de transport de ladite énergie du type guide d'ondes, câble coaxial, ou analogue, par un dispositif applicateur couplé avec la source d'énergie en hyperfréquence, rayonnant ladite énergie vers le fluide à chauffer, fermé par un diffuseur étanche au fluide et perméable aux ondes, et qui coopère avec l'enceinte conductrice et/ou absorbante métallique de forme cylindrique, parallélépipédique, ou sphérique, ou d'autre forme, délimitant les zones de traitement thermique du fluide, et par des éléments de sécurité empêchant l'écoulement des micro-ondes hors de l'enceinte The present invention aims to overcome these disadvantages. It relates, in fact, to a microwave boiler for producing a hot fluid for domestic, industrial or space heating purposes, characterized in that it essentially consists of a device for application of microwave energy supplied by a microwave power source of the klystron or magnetron type, by a device for transporting said waveguide type energy, coaxial cable, or the like, by an applicator device coupled with the source of microwave energy, radiating said energy towards the fluid to be heated, closed by a fluid-tight and wave-permeable diffuser, and which cooperates with the cylindrical, parallelepipedic, or spherical metallic conductor and / or absorber, or another form, defining the heat treatment zones of the fluid, and by safety elements preventing the flow of microwaves out of the enclosure
de la chaudière.of the boiler.
L'invention a également pour objet un procédé de The subject of the invention is also a method of
production de fluide chaud mis en oeuvre dans la chau- production of hot fluid implemented in the heat
dière précitée caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un rayonnement d'énergie micro-ondes à un fluide à une fréquence correspondant à la fréquence de relaxation du fluide considéré à une température donnée, à l'intérieur d'une enveloppe conductrice et absorbante thermiquement et électromagnétiquement isolée, au moyen d'une source micro-ondes dont l'onde de puissance est transmise par l'intermédiaire d'un guide d'ondes et/ou d'un applicateur au milieu à chauffer, le chauffage du fluide s'effectuant par convexion ou conduction et par utilisation de ses propriétés diélectriques, notamment les pertes diélectriques characterized in that it consists in applying microwave energy radiation to a fluid at a frequency corresponding to the relaxation frequency of the fluid considered at a given temperature, inside a conductive and absorbent envelope thermally and electromagnetically isolated, by means of a microwave source whose power wave is transmitted via a waveguide and / or an applicator to the medium to be heated, the heating of the fluid s effected by convection or conduction and by use of its dielectric properties, especially dielectric losses
et/ou par relaxation.and / or by relaxation.
L'invention sera mieux comprise grâce à la descrip- The invention will be better understood thanks to the description
tion ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'une chaudière conforme à l'invention les figures 2 et 3 représentent en des vues en coupe, respectivement le montage de la chaudière dans un circuit de chauffage et le détail du dispositif de commande et de régulation la figure 4 montre la variation de la constante Hereinafter, which relates to preferred embodiments, given by way of non-limiting examples, and explained with reference to the accompanying diagrammatic drawings, in which: FIG. 1 is a sectional view of a boiler according to FIG. FIGS. 2 and 3 show, in sectional views, respectively the mounting of the boiler in a heating circuit and the detail of the control and regulation device. FIG. 4 shows the variation of the constant.
diélectrique de l'eau avec la fréquence à une tempéra- dielectric of water with the frequency at a temperature
ture de 25 O C, la figure 5 représente la courbe de la puissance optimale dissipée dans l'eau en fonction de la fréquence et 25 ° C, Figure 5 shows the curve of the optimum power dissipated in water as a function of frequency and
les figures 6 à 12 montrent d'autres variantes de réalisa- Figures 6 to 12 show other variants of
tion de l'invention.of the invention.
Conformément à l'invention, et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, la chaudière à microondes pour la According to the invention, and as shown more particularly by way of example, FIG. 1 of the accompanying drawings, the microwave boiler for
production d'un fluide chaud à usage domestique, indus- production of a hot fluid for domestic use,
triel, ou de chauffage de locaux, est constituée par un dispositif d'application d'énergie micro-ondes 1 alimenté par une source d'énergie en hyperfréquence 2 du type klystron ou magnétron, par un dispositif 3 de transport de l'énergie, du type guide-d'ondes, câble coaxial, ou analogue, et par un dispositif applicateur 4 couplé avec la source d'énergie 2, qui rayonne ladite énergie vers le fluide à chauffer 6, et qui est fermé par un diffuseur étanche au fluide et perméable aux ondes 5 et/ou à l'enceinte 7 conductrice et/ou absorbante métallique de forme cylindrique qui délimitent les zones de traitement triel, or heating premises, is constituted by a microwave energy application device 1 powered by a microwave energy source 2 of the klystron or magnetron type, by a device 3 for transporting energy, of the waveguide type, coaxial cable, or the like, and by an applicator device 4 coupled with the energy source 2, which radiates said energy towards the fluid to be heated 6, and which is closed by a fluid-tight diffuser and permeable to the waves 5 and / or to the cylindrical shaped conducting and / or absorbent metal enclosure 7 which delimit the treatment zones
thermique du fluide.thermal fluid.
L'enceinte 7 peut également présenter une forme The enclosure 7 may also have a shape
parallélépipédique, sphérique, ou autre. parallelepipedic, spherical, or other.
L'applicateur 4 peut avantageusement être complété par au moins une antenne rayonnante 8 dont les éléments présentent une longueur électrique effective égale à un nombre entier représentant le quart de la longueur The applicator 4 may advantageously be completed by at least one radiating antenna 8 whose elements have an effective electrical length equal to an integer representing one quarter of the length
d'onde de îa fréquence de l'énergie rayonnée Cet appli- of the frequency of the radiated energy This application
cateur 4 et/ou l'antenne 8 rayonnent l'énergie micro- 4 and / or the antenna 8 radiate the micro-energy
ondes dans l'enceinte 7 du fluide à chauffer 6 de telle manière que soit' obtenu un rendement optimal de ladite énergie. Les types d'applicateurs peuvent être quelconques, de sorte que n'importe quel volume de fluide peut être traité De même, les dimensions de l'enceinte sont prévues waves in the chamber 7 of the fluid to be heated 6 so that is obtained an optimal yield of said energy. The types of applicators can be arbitrary, so that any volume of fluid can be treated. Similarly, the dimensions of the enclosure are provided.
de manière à correspondre à la fréquence utilisée. to match the frequency used.
La chaudière à micro-ondes conforme à l'invention est -unie d'une enceinte conductrice et/ou absorbante 7 pourvue d'une enveloppe de protection 12, d'un calorifugeage 7 ', et d'au moins une trappe de visite 9 pourvue d'un dispositif de fermeture 10 en une matière conductrice et/ou absorbante permettant l'arrêt des micro-ondes et présentant un dispositif d'étanchéité 11 pour le fluide et permettant The microwave boiler according to the invention is -unie of a conducting and / or absorbent enclosure 7 provided with a protective envelope 12, a heat insulation 7 ', and at least one inspection hatch 9 provided with a closure device 10 in a conductive and / or absorbent material for stopping the microwaves and having a sealing device 11 for the fluid and allowing
l'arrêt du rayonnement micro-ondes. stopping the microwave radiation.
La chaudière est munie, en outre, d'ouvertures 13 The boiler is further provided with openings 13
à 16 permettant la circulation du fluide 6 vers les canali- to 16 allowing the flow of fluid 6 to the canali-
sations du réseau de distribution de l'énergie et des of the energy distribution network and the
radiateurs ainsi que le remplissage ou la vidange de l'encein- radiators and the filling or emptying of the
te au moyen de canalisations 17 et 18, ces ouvertures 13 à 16 logeant chacune-un dispositif d'arrêt des micro-ondes 19 à 22 permettant la réflexion et/ou l'absorption desdites micro-ondes et empêchant ainsi la fuite de ces dernières à travers lesdites canalisations et les différents auxiliaires by means of pipes 17 and 18, these openings 13 to 16 each housing a microwave stop device 19 to 22 for the reflection and / or absorption of said microwaves and thus preventing the leakage of the latter through said pipes and the various auxiliaries
23 à 25 reliés à la chaudière.23 to 25 connected to the boiler.
La forme des dispositifs d'arrêt 19 à 22 est fonction du diamètre des ouvertures 13 à 16 et de la longueur d'onde des micro-ondes utilisées, et ces dispositifs sont pourvus The shape of the stop devices 19 to 22 is a function of the diameter of the openings 13 to 16 and the wavelength of the microwaves used, and these devices are provided.
chacun d'une ou de plusieurs ouvertures permettant l'écoule- each of one or more openings allowing the flow of
ment du fluide 6 tout en empêchant le passage des mlcro- of the fluid 6 while preventing the passage of the mlcro-
* ondes.* waves.
Il est également possible, selon une autre caracté- It is also possible, according to another characteristic
ristique de l'invention, de réaliser les canalisations sous forme d'éléments conducteurs et/ou absorbants, de sorte que les dispositifs d'arrêt des micro-ondes deviennent inutiles. La chaudière est, en outre, munie d'au moins un dispositif de sécurité contre la surchauffe de l'enceinte 7, non représenté, sous forme d'un détecteur de manque d'eau, d'une dispositif de mesure de l'énergie micro-onde, ou analogue, d'au moins un thermocouple 26, d'un tableau the invention, to realize the pipes as conductive and / or absorbent elements, so that the microwave stop devices become unnecessary. The boiler is further provided with at least one safety device against the overheating of the enclosure 7, not shown, in the form of a lack of water detector, an energy measuring device microwave, or the like, of at least one thermocouple 26, of a table
27 de contrôle et de fonctionnement de la chaudière pré- 27 control and operation of the boiler pre-
sentant des organes de commande et de signalisation 28, d'un manomètre 29, d'un dispositif 30 de commande et de indicating control and signaling members 28, a manometer 29, a control device 30 and
régulation du dispositif 1 d'application d'énergie micro- regulation of the micro-energy application device 1
ondes coopérant avec un ou plusieurs contrôleurs thermi- cooperating with one or more thermal controllers
ques 31.31.
Les parois de l'enceinte 7 sont avantageusement réalisées en tous matériaux conducteurs permettant l'arrêt des rayonnements électromagnétiques et/ou l'absorption de ces rayonnements, par exemple par effet de corps noir, ces matériaux pouvant être des métaux et alliages légers tels que des alliages d'aluminium, The walls of the enclosure 7 are advantageously made of any conductive material for stopping electromagnetic radiation and / or the absorption of this radiation, for example by blackbody effect, these materials being able to be metals and light alloys such as aluminum alloys,
ou de l'acier inoxydable.or stainless steel.
Comme le montre la figure 2, la chaudière conforme à l'invention peut servir pour le chauffage direct en continu d'un fluide par micro-ondes, ce fluide circulant dans un réseau de distribution d'énergie thermique Uns As shown in FIG. 2, the boiler according to the invention can be used for continuous direct heating of a fluid by microwaves, this fluid circulating in a thermal energy distribution network.
tel réseau est constitué par la chaudière décrite ci- such network is constituted by the boiler described above.
dessus et désignée par la référence 32, par des canalisa- above and designated by reference 32, by channeling
tions d'arrivée 33 et de départ 34 du fluide traité, reliées à un circuit d'utilisation comportant des éléments rayonnants tels que des radiateurs, et par des organes 36 de commande arrival 33 and starting 34 of the treated fluid, connected to a use circuit having radiating elements such as radiators, and by 36 control members
de la circulation du fluide.of the circulation of the fluid.
Le dispositif 30 de commande et de régulation du dispositif 1 d'application d'énergie micro-ondes (figure 3) The device 30 for controlling and regulating the device 1 for applying microwave energy (FIG. 3)
agit directement sur l'émission du rayonnement électromagné- directly affects the emission of electromagnetic radiation
tique, auquel est soumis le fluide 6 à l'intérieur de l'enceinte 7, permettant ainsi de porter à la température tick, which is subjected to the fluid 6 inside the chamber 7, thus allowing to bring to the temperature
souhaitée ledit fluide, et qui est constitué par un récep- said fluid, which is constituted by a receiver
teur électrique 37 relié à la source d'énergie en hyperfré- electric power source 37 connected to the hyperfre-
quence 2 par l'intermédiaire d'un convertisseur statique 38, ou dispositif analogue, agissant sur le circuit d'alimentation 2 through a static converter 38, or the like, acting on the supply circuit
39 de la source 2, et par une unité de traitement à micro- 39 of source 2, and by a micro-processing unit
processeur 40, ou autre dispositif électronique, assurant la régulation et la sécurité de fonctionnement de l'ensemble de la chaudière ainsi que des auxiliaires 23 à 25, et à laquelle sont reliés le contrôleur thermique 31, le thermostat processor 40, or other electronic device, ensuring the regulation and the operational safety of the entire boiler as well as auxiliaries 23 to 25, and to which are connected the thermal controller 31, the thermostat
26, des capteurs de température 41 et des sécurités de fonc- 26, temperature sensors 41 and safety devices
tionnement 42 43, le dispositif 30 étant muni, en outre, 42 43, the device 30 being further provided with
d'un circuit de refroidissement 2 ' de la source à micro- of a cooling circuit 2 'of the microwave source.
ondes 2, de sorte que des calories peuvent être récupérées wave 2, so that calories can be recovered
pour améliorer le rendement de la chaudière. to improve the efficiency of the boiler.
Le fluide à chauffer 6, présent dans l'enceinte The fluid to be heated 6, present in the enclosure
et soumis au rayonnement micro-ondes, subit un échauffe- and subjected to microwave radiation, undergoes a warm-up
ment dans des conditions très rapides et contrôlées par under very fast conditions controlled by
l'unité de traitement 40.the processing unit 40.
Ainsi les fluides ou mélanges utilisés dans l'en- Thus the fluids or mixtures used in the
ceinte ont pour la plupart des facteurs de pertes suffisam- most of them have sufficient loss factors
ment grands pour permettre leur échauffement par des courants HF élevés Il en résulte que plus ce facteur de large enough to allow them to heat up with high HF currents. As a result, the higher this factor of
pertes est faible, plus l'échauffement est lent Au con- losses is low, the warmer is the slow
l O traire plus ce facteur est élevé, plus les courants HF l O tre more this factor is high, plus HF currents
auront une action rapide En réalité, cette unité de traite- will have a fast action In reality, this unit of
ment contrôle le traitement du fluide qui s'échauffe par control the treatment of the fluid that is heated by
pertes diélectriques et/ou par pertes par relaxation. dielectric losses and / or relaxation losses.
Les principales caractéristiques de cette régulation sont traduites par le facteur de puissance du produit à chauffer puisque c'est de sa valeur que dépend la possiblité The main characteristics of this regulation are translated by the power factor of the product to be heated since it is of its value that the possiblity depends
de chauffer un produit déterminé.to heat a certain product.
La puissance active consommée dans la chaudière, à l'intérieur de l'enceinte 7 est en toute approximation égale à la valeur réelle de la puissance complexe P = W S E d E e k C &) Cette expression est plus conne sous la forme Pa = k f E 2 V ú tg J avec E: le champ électrique V: est le volume du fluide à traiter k: est un coefficient ú' tg S: est le facteur de pertes f: est la fréquence de la source micro-onde Cette expression fait apparaître que la puissance dissipée dans le fluide 6, est proportionnelle au carré du champ électrique Le facteur de pertes ú tg & est une fonction de la fréquence en raison du fait que diverses charges électriques sont affectées par les champs électriques The active power consumed in the boiler, inside the enclosure 7 is in all approximation equal to the real value of the complex power P = WSE of E ek C &) This expression is more conne in the form Pa = kf E 2 V ú tg J with E: the electric field V: is the volume of the fluid to be treated k: is a coefficient ú 'tg S: is the loss factor f: is the frequency of the microwave source This expression makes appear that the power dissipated in the fluid 6, is proportional to the square of the electric field The loss factor ú tg & is a function of the frequency due to the fact that various electric charges are affected by the electric fields
à des longueurs d'ondes bien spécifiques. at very specific wavelengths.
I est la valeur absolue de la permittivité du diélectri- I is the absolute value of the permittivity of the dielectrics
que Sachant que la permittivité d'un matériau est une valeur complexe, elle peut être mise sous la forme mettant en évidence le déphasage entre le champ E et l'induction D, lié à des freinages de l'orientation des that Knowing that the permittivity of a material is a complex value, it can be put in the form highlighting the phase shift between the field E and the induction D, related to braking of the orientation of the
dipôles sous l'action du champ.dipoles under the action of the field.
Les variations de E et Eq en fonction de la fréquence caractérisent un matériau et son comportement en fonction de la fréquence Si la relaxation dipolaire est du type de DEBEYE, LU prend une valeur maximale à une fréquence f D dite fréquence de DEBEYE; cette fréquence correspond The variations of E and Eq as a function of the frequency characterize a material and its behavior as a function of the frequency If the dipolar relaxation is of the type of DEBEYE, LU takes a maximum value at a frequency f D called frequency of DEBEYE; this frequency corresponds
à la dissipation maximale de chaleur dans le diélectrique. the maximum heat dissipation in the dielectric.
Cette fréquence f D est une caractéristique du matériau. This frequency f D is a characteristic of the material.
Aussi le procédé utilisé dans la chaudière à micro-ondes selon l'invention, permet de mettre en oeuvre ce principe Also the process used in the microwave boiler according to the invention makes it possible to implement this principle
physique représenté à la figure 4 pour le cas de l'eau. physical figure shown in Figure 4 for the case of water.
La figure 4, représente, à titre d'exemple, la variation de la constante diélectrique de l'eau avec la fréquence à la température de 250 C Les valeurs de ú' et ú évoluent en fonction de la température, il en est de même FIG. 4 represents, by way of example, the variation of the dielectric constant of water with the frequency at the temperature of 250 C. The values of ú 'and ú change with temperature, and the same is true of
de la fréquence de DEBEYE.of the frequency of DEBEYE.
Les résultats expérimentaux indiquent qu'en utilisant une source microonde fonctionnant à la fréquence de 2450 M Hz, fréquence couramment utilisée dans les fours à micro-ondes, on arrive à chauffer un litre d'eau à 65 C en six minutes avec un dispositif de Puissance maximale de 1200 W A titre de comparaison avec une résistance The experimental results indicate that by using a microwave source operating at the frequency of 2450 MHz, a frequency commonly used in microwave ovens, one liter of water can be heated to 65 ° C in six minutes with a cooling device. Maximum power of 1200 WA as a comparison with a resistor
électrique de même puissance, on met une dizaines de mi- electrical power of the same power, we put a dozen of
nutes, d'o la grande efficacité de ce procédé de chauffage. the high efficiency of this heating process.
En effet, au lieu d'utiliser le lent processus de conduc- Indeed, instead of using the slow process of conducting
tion, les micro-ondes produisent simultanément la chaleur dans toute la matière Elles constituent un chauffage The microwaves produce heat simultaneously throughout the material. They constitute a heating system.
direct et intense avec une dissipation en volume, instan- direct and intense with a dissipation in volume, instan-
tanée et évitent le chauffage de l'enceinte de traitement et les déperditions correspondantes, ce qui entraine une and avoid the heating of the treatment chamber and the corresponding losses, which leads to
réduction considérable de la durée de traitement ther- considerable reduction in the duration of heat treatment
mique, et donc des économies d'énergie très importantes. La figure 5 indique la puissance optimale dissipée dans l'eau en fonction de la fréquence et du volume pour une chaudière micro-ondes de 1200 W de puissance nominale installée L'efficacité obtenue à la fréquence de DEBEYE est très importante puisqu'elle indique que pour chauffer and therefore very significant energy savings. Figure 5 shows the optimal power dissipated in the water according to the frequency and the volume for a microwave boiler of 1200 W of installed nominal power The efficiency obtained with the frequency of DEBEYE is very important since it indicates that to warm
un volume de I litre d'eau à 60 C, le temps de chauf- a volume of 1 liter of water at 60 C, the heating time
fage sera très inférieur à celui de la fréquence de fage will be much lower than that of the frequency of
2,450 G Hz.2,450 GHz.
On peut donc affirmer que lorsqu'un fluide et/ou un matériau est soumis à un champ électrique haute fréquence, il absorbe une certaine quantité d'énergie It can therefore be affirmed that when a fluid and / or a material is subjected to a high frequency electric field, it absorbs a certain amount of energy.
électromagnétique qui se retrouve sous la forme de chaleur. electromagnetic which is found in the form of heat.
Cette énergie absorbée est proportionnelle au facteur de perte du fluide et/ou du matériau E tg produit dans lequel ú désigne le coefficient diélectrique et tgi, This absorbed energy is proportional to the loss factor of the fluid and / or the material E tg produced in which ú denotes the dielectric coefficient and tgi,
la tangente de l'angle de pertes du corps considéré. the tangent of the loss angle of the body considered.
Ainsi selon l'invention, la chaudière à micro-ondes Thus according to the invention, the microwave boiler
qui utilise les performances optimales des ondes élec- which uses the optimal performance of the electromagnetic waves
tromagnétiques et les propriétés physiques d'absorption des fluides à chauffer, permet de voir sa mise en oeuvre dans des applications aussi diverses que le chauffage des locaux de toute nature du secteur résidentiel, tertiaire, industriel et autres, car le niveau de température du fluide à chauffer (air ou eau de 50 O à 70 O C) est proche des meilleurs coefficients de performances de ce principe tromagnetic and the physical properties of absorption of the fluids to be heated, allows to see its implementation in applications as diverse as the heating of premises of any kind in the residential, tertiary, industrial and other sectors, because the fluid temperature level to heat (air or water from 50 O to 70 OC) is close to the best performance coefficients of this principle
de chauffage aux fréquences appropriées. heating at appropriate frequencies.
L'invention a également pour objet le procédé mis en oeuvre par la chaudière décrite ci-dessus, qui consiste en l'utilisation de l'agitation thermique générée par les états d'excitation des molécules à chauffer dudit fluide The subject of the invention is also the method implemented by the boiler described above, which consists in the use of the thermal agitation generated by the excitation states of the molecules to be heated by said fluid.
contenu dans une enceinte conductrice et/ou absorbante. contained in a conductive and / or absorbent enclosure.
Le procédé selon l'invention utilisé l'un des mécanismes fondamentaux d'interaction des micro-ondes avec un fluide, au niveau moléculaire, qui est la The method according to the invention uses one of the fundamental mechanisms of interaction of microwaves with a fluid, at the molecular level, which is the
rotation des molécules polaires induite dans le champ. rotation of the polar molecules induced in the field.
Placées dans un champ électrique, les molécules comme l'eau sont soumises à un couple 4 ui tend à les aligner avec le champ, de façon à réduire le plus possible l'énergie potentielle des dipôles Lorsque la polarité ou la direction du champ change, la réorientation Placed in an electric field, molecules such as water are subjected to a torque 4 which tends to align them with the field, so as to reduce as much as possible the potential energy of the dipoles When the polarity or the direction of the field changes, reorientation
cyclique des dip 8 les dépend de la dissipation énergé- cyclic dip 8 depends on energy dissipation
tique visqueuse à laquelle est soumise la molécule. viscous tick to which the molecule is subjected.
Une molécule polaire possède donc une fréquence critique d'absorption, appelée fréquence de relaxation, qui est une fonction des caractéristiques de la molécule, A polar molecule therefore has a critical absorption frequency, called the relaxation frequency, which is a function of the characteristics of the molecule,
de la viscosité du fluide et de la température. the viscosity of the fluid and the temperature.
A la fréquence critique de rotation, le champ transmet le maximum d'énergie à la molécule et l'énergie de At the critical frequency of rotation, the field transmits the maximum energy to the molecule and the energy of
rotation est transformée en énergie thermique. rotation is transformed into thermal energy.
Ce mode d'interaction explique le comportement de la permittivité en fonction de la fréquence Dans le segment spectral des micro-ondes ( 10 M Hz à 300 G Hz), This mode of interaction explains the behavior of the permittivity as a function of the frequency In the spectral segment of the microwaves (10 M Hz to 300 G Hz),
plusieurs modes de mouvements moléculaires se pro- several modes of molecular movements are
duisent Par exemple, l'eau qui peut constituer l'élément chauffant présente une fréquence de relaxation dont le For example, the water that can constitute the heating element has a frequency of relaxation whose
pic d'absorption se situe dans les fréquences 2 à 80 G Hz. peak absorption is in the frequencies 2 to 80 GHz.
Pratiquement, les interactions rayonnement molécules s'intègrent dans la permittivité électrique du matériau Practically, the interactions radiation molecules integrate into the electrical permittivity of the material
et l'énergie absorbée par ledit fluide devient calcula- and the energy absorbed by said fluid becomes calculable
ble par les équations de la conservation de l'énergie by the equations of energy conservation
et les équations des ondes dites équations de Maxwell. and the equations of the so-called equations of Maxwell's equations.
Les figures 6 à 18 donnent à titre d'exemples non limitatifs diverses applications possibles du procédé Figures 6 to 18 give as non-limiting examples various possible applications of the method
et de la chaudière à micro-ondes selon l'invention. and the microwave boiler according to the invention.
La figure 6 représente une variante de réalisa- Figure 6 represents a variant of
tion du dispositif de la chaudière à micro-ondes selon l'invention dans laquelle un dispositif d'application d'énergie micro-ondes 1 est placé dans un élément radiateur 44-et constitue un système de chauffage par convexion autonome à circuit simple et fermé de faible encombrement. Il est également possible d'intégrer ce dispositif -5 i dans-un circuit d'accumulation 45 (figure 7), ou dans un aérotherme 46 (figure 8), sous une forme et à des According to the invention, a device for applying microwave energy 1 is placed in a radiator element 44 and constitutes an autonomous convection heating system with a single and closed circuit. small footprint. It is also possible to integrate this device -5 i in-an accumulation circuit 45 (Figure 7), or in a heater 46 (Figure 8), in a form and to
emplacements quelconques.any locations.
La figure 9 représente un autre exemple d'applica- Figure 9 represents another example of application
tion de l'invention, dans lequel le dispositif d'appli- invention, in which the application device
cation d'énergie micro-ondes 1 est monté sur une canali- microwave energy cation 1 is mounted on a channel
sation conductrice 47 d'un réseau de distribution d'éner- conduct 47 of a power distribution network
gie géothermique 48 dans lequel circule ou stationne un geothermal energy 48 in which circulates or parks a
fluide, des dispositifs 49 d'arrêt du rayonnement micro- fluid, devices 49 for stopping the micro-radiation
ondes étant prévus à l'intérieur du réseau 48, de part waves being provided within the network 48, from
et d'autre de la source 2, et de l'antenne éventuelle 8. and other of the source 2, and the possible antenna 8.
Il est également possible de réaliser un montage -en série ou en parallèle d'un certain nombre de chaudières It is also possible to carry out an assembly - in series or in parallel of a number of boilers
ou de sources à micro-ondes du type décrit ci-dessus. or microwave sources of the type described above.
Ainsi, comme le montre la figure 10, une chaudière mixte à micro-ondes 50 peut être prévue simultanément pour le chauffage de locaux et la production d'eau chaude sanitaire, l'énergie micro-ondes nécessaire pour le chauffage des deux enceintes 51 let 52 pouvant être fournie Thus, as shown in FIG. 10, a mixed microwave boiler 50 can be provided simultaneously for the space heating and the production of domestic hot water, the microwave energy required for heating the two speakers 51 let 52 can be provided
par une source unique ou par plusieurs sources. by a single source or by several sources.
Les figures Il et 12 représentent deux autres applications possibles de la chaudière à micro-ondes, d'une part, par adaptation sur un circuit de chauffage à chaudière électrique classique 53 (figure 11), dans FIGS. 11 and 12 represent two other possible applications of the microwave boiler, on the one hand, by adaptation to a conventional electric boiler heating circuit 53 (FIG. 11), in FIG.
lequel le fluide contenu dans l'échangeur 54 de la chau- which fluid contained in the heat exchanger 54 of the
dière 53 est réchauffé à l'intérieur de la chaudière à dière 53 is heated inside the boiler at
micro-ondes 56, les radiateurs 57 étant chauffés directe- microwaves 56, the radiators 57 being heated directly
ment, et, d'autre part, par adaptation dans un circuit de chauffage classique dont le fluide est réchauffé and, on the other hand, by adaptation in a conventional heating circuit whose fluid is heated
à l'intérieur de la chaudière 58. inside the boiler 58.
Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un chauffage direct de fluides, tels que l'eau, l'air, l'huile, etc, par exemple pour réaliser un chauffage Thanks to the invention, it is possible to achieve a direct heating of fluids, such as water, air, oil, etc., for example to achieve heating
de locaux.of premises.
Le procédé et la chaudière selon l'invention permettent, par exemple, une production d'eau chaude avec un rendement supérieur à celui produit par les solutions traditionnelles avec une moindre consommation d'énergie Il en résulte donc que le chauffage dispensé par ces rayonnements est direct et intense, et le chauffage de l'enceinte de traitement usuel dans la plupart des systèmes traditionnels est évité et ainsi The method and the boiler according to the invention allow, for example, a production of hot water with a yield higher than that produced by traditional solutions with a lower energy consumption. It follows therefore that the heating provided by these radiations is direct and intense, and the heating of the usual treatment chamber in most traditional systems is avoided and thus
les déperditions correspondantes sont économisées. the corresponding losses are saved.
La puissance utilisée est donc généralement beau- The power used is therefore generally
coup plus faible que celle nécessaire à un système de chauffage classique, d'autant plus que la localisation précise de la zone d'action du rayonnement au coeur de la matière peut conduire à réduire le volume à chauffer du fait que le temps du traitement est extrêmement faible, de sorte que d'importantes économies d'énergie peuvent less than that required for a conventional heating system, especially since the precise location of the zone of action of radiation in the core of the material can lead to a reduction in the volume to be heated because the treatment time is extremely low, so that significant energy savings can be
être réalisées.to be realized.
D'autres usages peuvent être envisagés notamment dans des applications de chauffage industriel, agricole, agro-alimentaire pour le chauffage de l'eau, de vapeur et autres fluides ou mélanges, ainsi que pour le chauffage Other uses may be envisaged, in particular in industrial, agricultural, agro-food heating applications for heating water, steam and other fluids or mixtures, as well as for heating.
des piscines avec un rendement élevé. pools with high efficiency.
Les chaudières à micro-ondes selon l'invention peuvent également compléter ou se substituer totalement à des dispositifs de chaudière classique au gaz, fuel-oil, électriques, aux pompes à chaleur Elles sont intéressantes pour la géothermie, l'héliothermie et en The microwave boilers according to the invention can also complement or completely replace conventional boiler devices with gas, fuel oil, electric, heat pumps They are interesting for geothermal, solar thermal and heat.
général en complément des dispositifs à énergie solaire. in addition to solar energy devices.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux- Of course, the invention is not limited to
modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir Embodiments described and shown in the accompanying drawings Modifications are possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without leaving
pour autant du domaine de protection de l'invention. for all that the field of protection of the invention.
Claims (8)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8202460A FR2521809A1 (en) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | MICROWAVE BOILER FOR THE PRODUCTION OF HOT FLUID FOR DOMESTIC, INDUSTRIAL OR HEATING OF PREMISES, AND METHOD USED BY THIS BOILER |
DE8383440012T DE3371849D1 (en) | 1982-02-12 | 1983-02-10 | Microwave boiler for the production of a heated fluid for domestic or industriel use or for room heating, and process used by this boiler |
AT83440012T ATE27525T1 (en) | 1982-02-12 | 1983-02-10 | MICROWAVE BOILER FOR CREATING A WARM LIQUID FOR DOMESTIC OR INDUSTRIAL USE OR FOR SPACE HEATING AND PROCESS USED BY THIS BOILER. |
EP83440012A EP0086730B1 (en) | 1982-02-12 | 1983-02-10 | Microwave boiler for the production of a heated fluid for domestic or industriel use or for room heating, and process used by this boiler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8202460A FR2521809A1 (en) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | MICROWAVE BOILER FOR THE PRODUCTION OF HOT FLUID FOR DOMESTIC, INDUSTRIAL OR HEATING OF PREMISES, AND METHOD USED BY THIS BOILER |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2521809A1 true FR2521809A1 (en) | 1983-08-19 |
FR2521809B1 FR2521809B1 (en) | 1984-10-26 |
Family
ID=9271003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8202460A Granted FR2521809A1 (en) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | MICROWAVE BOILER FOR THE PRODUCTION OF HOT FLUID FOR DOMESTIC, INDUSTRIAL OR HEATING OF PREMISES, AND METHOD USED BY THIS BOILER |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0086730B1 (en) |
AT (1) | ATE27525T1 (en) |
DE (1) | DE3371849D1 (en) |
FR (1) | FR2521809A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993000781A1 (en) * | 1991-06-21 | 1993-01-07 | Ipctisa S.R.L. | A microwave heating method and a relative microwave heating device |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2567706B1 (en) * | 1984-07-13 | 1987-01-09 | Lajat Herve | METHOD OF HEATING BY INDIVIDUAL MICROWAVE RADIATOR |
GB2213918A (en) * | 1987-10-17 | 1989-08-23 | Terence John Alabaster | Microwave fluid heater |
GB2254406A (en) * | 1991-02-19 | 1992-10-07 | Ali Askar Shirazi | Microwave water heating system |
KR0140461B1 (en) * | 1994-07-12 | 1998-06-01 | 김광호 | Microwawe oven |
US5690614A (en) * | 1995-09-06 | 1997-11-25 | Microwave Medical Systems, Inc. | Microwave apparatus for warming low flow rate infusates |
GB2323004A (en) * | 1997-03-07 | 1998-09-09 | Roy Albert Mitchell | Microwave powered heating and hot water boiler |
DE10005375B4 (en) * | 2000-02-07 | 2005-03-17 | Reinhard Ehnle | Heating with microwave, clock and boiler system |
US20050139594A1 (en) * | 2001-10-27 | 2005-06-30 | Nigel Jones | Water heater |
CN100402940C (en) * | 2006-02-21 | 2008-07-16 | 江存志 | Energy-storing microwave water heater |
CN100434827C (en) * | 2006-07-19 | 2008-11-19 | 王宝根 | Novel bath tub using microwave energy heating control water temperature |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4029927A (en) * | 1975-11-28 | 1977-06-14 | Mcmillan Hugh G | Microwave water heater |
DE2731513A1 (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-19 | Int Microwave Corp | MICROWAVE HEATING DEVICE AS WELL AS HEATING SYSTEM AND ROOM HEATING METHOD USING THIS |
FR2406370A1 (en) * | 1977-10-14 | 1979-05-11 | Bosch Siemens Hausgeraete | MICROWAVE OVEN WITH L-SHAPED ANTENNA |
US4165455A (en) * | 1977-07-28 | 1979-08-21 | Mayfield Esther O | Steam or hot-water boiler |
US4178494A (en) * | 1977-11-10 | 1979-12-11 | Bottalico Frank P | Micro-wave air heater |
GB2048629A (en) * | 1979-04-30 | 1980-12-10 | Willcock W | Water heating method |
FR2465390A1 (en) * | 1979-09-14 | 1981-03-20 | Tokyo Shibaura Electric Co | MICROWAVE OVEN |
-
1982
- 1982-02-12 FR FR8202460A patent/FR2521809A1/en active Granted
-
1983
- 1983-02-10 DE DE8383440012T patent/DE3371849D1/en not_active Expired
- 1983-02-10 AT AT83440012T patent/ATE27525T1/en not_active IP Right Cessation
- 1983-02-10 EP EP83440012A patent/EP0086730B1/en not_active Expired
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4029927A (en) * | 1975-11-28 | 1977-06-14 | Mcmillan Hugh G | Microwave water heater |
DE2731513A1 (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-19 | Int Microwave Corp | MICROWAVE HEATING DEVICE AS WELL AS HEATING SYSTEM AND ROOM HEATING METHOD USING THIS |
US4165455A (en) * | 1977-07-28 | 1979-08-21 | Mayfield Esther O | Steam or hot-water boiler |
FR2406370A1 (en) * | 1977-10-14 | 1979-05-11 | Bosch Siemens Hausgeraete | MICROWAVE OVEN WITH L-SHAPED ANTENNA |
US4178494A (en) * | 1977-11-10 | 1979-12-11 | Bottalico Frank P | Micro-wave air heater |
GB2048629A (en) * | 1979-04-30 | 1980-12-10 | Willcock W | Water heating method |
FR2465390A1 (en) * | 1979-09-14 | 1981-03-20 | Tokyo Shibaura Electric Co | MICROWAVE OVEN |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993000781A1 (en) * | 1991-06-21 | 1993-01-07 | Ipctisa S.R.L. | A microwave heating method and a relative microwave heating device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0086730A1 (en) | 1983-08-24 |
EP0086730B1 (en) | 1987-05-27 |
ATE27525T1 (en) | 1987-06-15 |
FR2521809B1 (en) | 1984-10-26 |
DE3371849D1 (en) | 1987-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0086730B1 (en) | Microwave boiler for the production of a heated fluid for domestic or industriel use or for room heating, and process used by this boiler | |
CA1253556A (en) | Fluid heater comprising a non-conductive magnetic core with a primary winding of electrically conducting wires | |
FR2699365A1 (en) | System for dissipating the heat energy released by an electronic component. | |
Yang et al. | Steam replacement strategy using microwave resonance: A future system for continuous-flow heating applications | |
EP0200658B1 (en) | Heating cylinder for products such as films, foils, slabs or the like | |
WO2003039194A2 (en) | Water heater | |
FR2483158A1 (en) | MICROWAVE HEATING DEVICE FOR CIRCULAR FLUIDS | |
US5685997A (en) | Plasma oscillator water heater/steam boiler | |
EP0593606A1 (en) | A microwave heating method and a relative microwave heating device | |
FR2666141A1 (en) | Zeolite heat pump which can be regenerated by high-frequency electric heating | |
KR101406285B1 (en) | Dielectric Heating Apparatus and Dielectric Heating Method of using the same | |
FR2468086A1 (en) | DEVICE, PANEL AND METHOD FOR HEATING, REFRIGERATING, AIR-CONDITIONING OR CONTROLLING THE HUMIDITY OF AN INDUSTRIAL OR COMMERCIAL HABITAT | |
RU2455579C2 (en) | Method for obtaining heat energy from electrical energy, and cooter-petrov device for its implementation | |
EP0278958B1 (en) | Heat production device | |
FR2489945A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING COLD AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
FR2503333A1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR HEAT PRODUCTION | |
WO2016046171A1 (en) | Device for thermal processing of a fluid, having reduced energy consumption | |
FR2634091A1 (en) | DEVICE FOR HEATING A LIQUID IN CIRCULATION BY MICROWAVES | |
Rodríguez-García et al. | Experimental and theoretical investigation on using microwaves for storing electricity in a thermal energy storage medium | |
FR2711815A1 (en) | Method and device for generating and / or regulating the pressure of a fluid using Peltier effect modules. | |
EP3879186B1 (en) | Ion boiler | |
FR2727504A1 (en) | Hot water boiler installation | |
Knyazev et al. | Penetration of microwave radiation into water: Effect of induced transparency | |
WO1989006775A1 (en) | Heat-pump water boiler with compressor immersed in the storage tank | |
KR20140007667A (en) | Exothermic ceramic mixture, dielectric heating apparatus and dielectric heating method of using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |