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EP0520913A1 - Appareil de chauffage avec brûleur catalytique - Google Patents

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Publication number
EP0520913A1
EP0520913A1 EP92420204A EP92420204A EP0520913A1 EP 0520913 A1 EP0520913 A1 EP 0520913A1 EP 92420204 A EP92420204 A EP 92420204A EP 92420204 A EP92420204 A EP 92420204A EP 0520913 A1 EP0520913 A1 EP 0520913A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
catalytic
combustion
thermal
face
upstream
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
Application number
EP92420204A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0520913B1 (fr
Inventor
Jean-Jacques Thibault
Hervé Bouvard
Daniel Demillière-Vergnais
Jean-Claude Pivot
Nino Urbano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Application des Gaz SA
Original Assignee
Application des Gaz SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Application des Gaz SA filed Critical Application des Gaz SA
Publication of EP0520913A1 publication Critical patent/EP0520913A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0520913B1 publication Critical patent/EP0520913B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion

Definitions

  • the present invention relates to a heating device with a catalytic burner.
  • cooler any device, portable or not, integrating or connected to a source of combustible gas, using the combustion heat produced by the catalytic burner for different purposes, such as cooking, heating, welding, generation of hot air, crimping of the hair, etc., and possibly comprising other elements or members allowing the use of said device for the chosen end or destination, for example a soldering failure, if the use selected for the device is welding.
  • Catalytic burner means any assembly making it possible to burn a combustible gas, by mixing the latter with so-called primary air, upstream of a catalytic structure, flameless combustion of said mixture during its passage through the catalytic structure, and evacuation of combustion fumes by the downstream face of this same structure.
  • a burner according to the invention called “induced air”
  • secondary air catalytic burners, for which the combustible gas passes directly through the catalytic structure, and is burnt without flame on the face downstream of said catalytic structure, by mixing with ambient air.
  • catalytic structure or “catalytic combustion structure” is meant any structure permeable to the mixture to be burned, and sufficiently thick to generate a pressure drop during the passage of said mixture, from the upstream face to the downstream face of said structure.
  • This structure extends on the surface transversely or perpendicular to the direction of passage of the mixture to be burned.
  • This structure comprises a support which is inert with respect to the mixture to be burned, the combustible gas, and the combustion gases, and which is mechanically resistant to the high temperatures generated by catalytic combustion.
  • This support is coated, at least on its internal surface or surfaces, directly or indirectly, with a catalytic material proper, such as platinum or platinum salts, catalyzing combustion.
  • the catalytic structures consisting of a slice or a core of a refractory material such as ceramic, crossed by a plurality of adjacent transverse channels, and on the other hand structures of the tissue or catalytic sieve type.
  • Induced air catalytic burners are characterized by a high specific calorific power, that is to say per unit area, between 10 and 100 W / cm2.
  • a high specific calorific power that is to say per unit area, between 10 and 100 W / cm2.
  • Such a high specific power does not pose too many problems, as long as the surface of the catalytic structure remains relatively small. This power becomes an obstacle, as soon as a certain surface of the catalytic structure is exceeded, due to the significant heating observed on the device.
  • Such a heating can be easily explained for a circular or cylindrical catalytic structure, having a constant thickness, by the fact that the calorific power obtained increases with the square of the diameter, while the exchange surface of the burner with the walls and the receiver thermal consumption of combustion heat increases with diameter.
  • the device heats up mainly upstream of the catalytic structure, because in fact, in the thickness of the latter and in the direction of passage of the mixture to be burned, there is a radiant front of combustion without flames, nearby immediate of the upstream face of said catalytic structure. And the rest of the thickness of the catalytic structure only serves to complete the combustion and evacuate the fumes.
  • a reverse operation is chosen, in particular upside down of the catalytic burner described above, in that, on the one hand, the thermal receiver extends opposite the upstream face (and not downstream face) of the catalytic structure, along practically the entire surface of the latter, so as to receive the radiated thermal energy emitted by the radiant front of combustion of the catalytic structure in operation.
  • the receiver is chosen, arranged, or constructed to dissipate, on the side opposite to the upstream face of the catalytic structure, at least 30% of the thermal energy received by radiation from the radiating front.
  • the thermal receptor is a ceramic glass element.
  • Such a configuration also provides the following determining advantages.
  • the mixture to be burned being introduced into the burner, by the downstream side of the catalytic structure, is only in thermal relation with the upstream face of the latter at the last moment, that is to say just before its combustion; under these conditions, the mixture to be burned is at a relatively lower temperature in the distribution chamber, which significantly reduces the catches of fire upstream of the catalytic structure.
  • the thermal receiver is arranged opposite the most radiant side, that is to say the upstream side, so a heater according to the invention has a good combustion efficiency.
  • the solution according to the invention makes it possible both to reduce the risk of catching fire upstream of the catalytic structure, and to increase the efficiency of the catalytic burner, which is never encountered for a catalytic burner classic induced air.
  • a thermal receptor made of a ceramic-ceramic material completely meets these requirements, but also a metal plate blackened on both sides.
  • the present invention also has the following technical characteristics.
  • a combustion smoke deflector is arranged opposite the downstream face of the catalytic structure, to return said smoke from the upstream side of said structure, outside the combustion chamber. distribution.
  • a heating device dissipates about a good third of the heat produced by catalytic combustion by convection, that is to say in combustion fumes. Consequently, the return of the fumes in direction of use, that is to say on the external side of the thermal receiver, makes it possible to improve the efficiency of the heating appliance, in significant proportions; this appears particularly important for a heating appliance of the cooking stove type.
  • the present invention also presents the following means making it possible to improve the efficiency of a heating apparatus according to the invention.
  • the flue gas deflector is thermally insulated, not only to limit the outside temperature of the walls of the heating appliance, but also to lose the least sensible heat in the flue gases.
  • the heater according to the invention comprises heat exchange means, for example fins, between, on one side inside the distribution chamber, and on the other side the combustion fumes returned to the upstream side of the catalytic structure, generally cooler.
  • heat exchange means for example fins
  • the heating appliance shown in FIGS. 1 and 2 generally comprises, on the one hand, a catalytic burner 1, more particularly described below, and a thermal receiver 2, constituted by a circular wafer of a vitro-ceramic, this receiver consuming at least part of the heat generated by the catalytic burner 1, and being arranged to receive a thermal load on its external face 2b, for example a container in which cooking is carried out.
  • the assembly described above is arranged vertically, the thermal receiver 2 is placed above the catalytic burner 1, and the gas circulation takes place vertically, from top to bottom, then from bottom to top as described below; and the thermal receiver 2 is arranged substantially horizontally.
  • the thermal receiver 2 in relation to the catalytic combustion front 10 inside and near the upstream face 6a of the catalytic structure 6, the thermal receiver 2 extends opposite the upstream face 6a above, along practically the entire surface of the latter, so as to receive the radiated thermal energy emitted by the radiant front of combustion of the catalytic structure in operation.
  • a deflector 8 of the combustion fumes leaving the downstream face 6b of the catalytic structure 6 is disposed opposite and at a distance of this downstream face.
  • This deflector 8 by its shape shown by way of example in FIG. 1, associating from the inside towards the outside a conical part 8a directed downwards and another part 8b directed upwards, makes it possible to return the fumes on the upstream side of the structure 6, and outside of the distribution chamber 5.
  • the fumes thus returned serve to heat the thermal load, for example a pan whose content is to be heated or reheated, present on glass ceramic plate 2.
  • This deflector 8 also serves as a reflective screen, placed facing the downstream face 6b of the catalytic structure 6, for reflecting the radiation emitted by this downstream face, still outside the distribution chamber 5.
  • the catalytic burner 1 comprises means 9 for circulating the combustion fumes back. These means consist of an annular channel determined between an internal metallic ferrule 12 closing the distribution chamber 5, and an external metallic ferrule 13.
  • the apparatus according to FIGS. 1 and 2 also includes means for heat exchange, between the inside of the distribution chamber 5 and the combustion fumes circulating in the abovementioned annular channel; these means consist of a plurality of radial fins 11, in thermal contact with the wall 12, around the flattened cylindrical volume determined by the two wafers 6 and 2, between the internal metallic ferrule 12 and the external metallic ferrule 13, so as to provide between the fins 11 circulation passages. These fins 11 make it possible to extract heat from the distribution chamber 5, to heat the fumes, and thus increase the supply of heat by convection to the thermal load.
  • the circulation means 9 can also be eliminated, while retaining the radial fins 11 of heat exchange.
  • the heat developed by the combustion front 10, and consequently by the catalytic burner is transferred to the thermal receiver 2, and to the thermal load present on the latter, mainly by radiation between the upstream face 6a. of the catalytic structure 6 and the internal face 2a of the receiver, but also for another part by the combustion fumes which bring their heat to the receiver 2 and to the thermal load, and for a last part by metallic conduction between structure 6 and receiver 2.
  • the mixture to be burned can be introduced from the side or around the periphery of the catalytic structure, between the latter and the thermal receptor.

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Abstract

Appareil de chauffage comprenant un brûleur catalytique (1) et un récepteur thermique (2) consommant au moins une partie de la chaleur générée par le brûleur catalytique, ce dernier comprenant un organe (3) d'éjection d'un flux de gaz combustible, un organe (4) d'admixtion d'air primaire audit flux pour obtenir un mélange à brûler, une chambre de distribution (5) dudit mélange, et une structure (6) de combustion catalytique, traversée par le mélange, de sa face amont (6a) en relation avec la chambre de distribution (5), à sa face aval (6b) évacuant les fumées de combustion, caractérisé en ce que, le front rayonnant (10) de combustion sans flammes étant situé en fonctionnement à proximité de la face amont de la structure de combustion catalytique, le récepteur thermique (2) s'étend en vis-à-vis de la face amont (6a) de la structure catalytique (6), selon pratiquement toute la surface de cette dernière, de manière à recevoir l'énergie thermique émise par le front rayonnant, et ledit récepteur est agencé et construit pour dissiper, du côté opposé (2b) à la face amont (6a) de la structure catalytique, au moins 30 % de l'énergie thermique reçue par rayonnement du front rayonnant.

Description

  • La présente invention concerne un appareil de chauffage, avec brûleur catalytique.
  • Par "appareil de chauffage", on entend de manière générale tout appareil portatif ou non, intégrant ou raccordé à une source de gaz combustible, utilisant la chaleur de combustion produite par le brûleur catalytique à différentes fins, telles que cuisson, chauffage, soudure, génération d'air chaud, frisage des cheveux, etc..., et comportant éventuellement d'autres éléments ou organes permettant l'usage dudit appareil pour la fin ou destination retenue, par exemple une panne de soudure, si l'usage retenu pour l'appareil est le soudage.
  • Par "brûleur catalytique", on entend tout ensemble permettant de brûler un gaz combustible, par mélange de ce dernier avec de l'air dit primaire, en amont d'une structure catalytique, combustion sans flamme dudit mélange lors de son passage au travers de la structure catalytique, et évacuation des fumées de combustion par la face aval de cette même structure. Un tel brûleur selon l'invention, dit "à air induit", doit être distingué des brûleurs catalytiques dits "à air secondaire", pour lesquels le gaz combustible passe directement au travers de la structure catalytique, et est brûlé sans flamme sur la face aval de ladite structure catalytique, par mélange avec l'air ambiant.
  • Par "structure catalytique" ou "structure de combustion catalytique", on entend toute structure perméable au mélange à brûler, et suffisamment épaisse pour générer une perte de charge lors du passage dudit mélange, de la face amont à la face aval de ladite structure. Cette structure s'étend en surface transversalement ou perpendiculairement à la direction de passage du mélange à brûler. Cette structure comprend un support inerte vis-à-vis du mélange à brûler, du gaz combustible, et des gaz de combustion, et mécaniquement résistant aux températures élevées générées par la combustion catalytique. Ce support est revêtu, au moins sur sa ou ses surfaces internes, directement ou indirectement, par une matière catalytique proprement dite, telle que platine ou sels de platine, catalysant la combustion.
  • Ressortent de la définition précédente, d'une part les structures catalytiques, dites en "nid d'abeille", consistant en une tranche ou un noyau d'un matériau réfractaire tel que céramique, traversé par une pluralité de canaux transversaux adjacents, et d'autre part des structures du type tissu ou tamis catalytique.
  • Conformément au document FR-A-2 621 981, on a décrit un appareil de chauffage du type fer à souder portatif, comprenant :
    • un brûleur catalytique, constitué par un organe d'éjection, tel qu'un injecteur, d'un flux de gaz combustible, un organe tel qu'un venturi, d'admixtion d'air primaire au flux de gaz combustible, pour obtenir un mélange à brûler, une chambre de distribution de ce dernier, et une structure catalytique du type "nid d'abeille", traversée par le mélange, de sa face amont en relation avec la chambre de distribution, à sa face aval évacuant les fumées de combustion
    • et une enveloppe métallique entourant le brûleur catalytique, recevant la chaleur de combustion par conduction, convection des fumées de combustion, et rayonnement, et dissipant la chaleur reçue vers la panne de soudure, pour la consommer à cet endroit en fonction des travaux de soudure effectués.
  • Les brûleurs catalytiques à air induit, y compris celui décrit précédemment, se caractérisent par une forte puissance calorifique spécifique, c'est-à-dire par unité de surface, comprise entre 10 et 100 W/cm². Une telle puissance spécifique importante ne pose pas trop de problèmes, tant que la surface de la structure catalytique demeure relativement faible. Cette puissance devient un obstacle, dès que l'on dépasse une certaine surface de la structure catalytique, en raison de l'échauffement important observé sur l'appareil.
  • Un tel échauffement peut être facilement expliqué pour une structure catalytique circulaire ou cylindrique, ayant une épaisseur constante, par le fait que la puissance calorifique obtenue augmente avec le carré du diamètre, alors que la surface d'échange du brûleur avec les parois et le récepteur thermique consommant la chaleur de combustion augmente avec le diamètre.
  • Cet échauffement est évidemment dommageable à plusieurs titres :
    • il diminue la durée de vie de la structure catalytique, composant essentiel de l'appareil de chauffage
    • il oblige à prévoir sur l'appareil différents moyens de protection thermique
    • il entraîne des prises de feu en amont de la structure catalytique, dans la chambre de distribution du mélange à brûler, par exemple.
  • Pour toutes ces raisons, dès que la surface d'une structure catalytique telle que précédemment définie excède une certaine valeur, par exemple 20 cm², il devient absolument nécessaire de refroidir le brûleur catalytique. Et tel est l'objet de la présente invention.
  • Après avoir essayé différents moyens de refroidissement s'étant révélés inefficaces, compliqués, ou trop chers, la Demanderesse a abouti à la découverte suivante, supportant la solution retenue selon l'invention.
  • L'appareil s'échauffe principalement en amont de la structure catalytique, parce qu'en fait, dans l'épaisseur de cette dernière et selon la direction de passage du mélange à brûler, il existe un front rayonnant de combustion sans flammes, à proximité immédiate de la face amont de ladite structure catalytique. Et le reste de l'épaisseur de la structure catalytique ne sert qu'à parfaire la combustion et évacuer les fumées.
  • Dès lors, tout refroidissement de l'appareil passe par l'évacuation de la chaleur rayonnée par la face amont de la structure catalytique. Pour ce faire, l'évacuation par le récepteur thermique de l'appareil, c'est-à-dire la partie qui consomme ou utilise les calories produites par la combustion, disposé classiquement en aval de la structure catalytique apparaît être la meilleure solution.
  • Selon l'invention, tout d'abord on choisit un fonctionnement à l'envers, notamment sens dessus dessous du brûleur catalytique précédemment décrit, en ce que, d'une part le récepteur thermique s'étend en vis-à-vis de la face amont (et non de la face aval) de la structure catalytique, selon pratiquement toute la surface de cette dernière, de manière à recevoir l'énergie thermique rayonnée émise par le front rayonnant de combustion de la structure catalytique en fonctionnement. Enfin, de son côté le récepteur est choisi, agencé, ou construit pour dissiper, du côté opposé à la face amont de la structure catalytique, au moins 30 % de l'énergie thermique reçue par rayonnement du front rayonnant. Préférentiellement, le récepteur thermique est un élément en vitro-céramique.
  • Une telle configuration apporte en outre les avantages déterminants suivants.
  • Le mélange à brûler étant introduit dans le brûleur, par le côté aval de la structure catalytique, n'est en relation thermique avec la face amont de cette dernière qu'au dernier moment, c'est-à-dire juste avant sa combustion ; dans ces conditions, le mélange à brûler est à température relativement plus basse dans la chambre de distribution, ce qui réduit de manière importante les prises de feu en amont de la structure catalytique.
  • Comme les brûleurs catalytiques sont des brûleurs radiants à température relativement basse, et comme selon la présente invention, le récepteur thermique est disposé en vis-à-vis de la face la plus rayonnante, c'est-à-dire la face amont, alors un appareil de chauffage selon l'invention présente un bon rendement de combustion.
  • En résumé, la solution selon l'invention permet tout à la fois de diminuer le risque de prise de feu en amont de la structure catalytique, et d'augmenter le rendement du brûleur catalytique, ce qui n'est jamais rencontré pour un brûleur catalytique classique à air induit.
  • Selon l'invention, le récepteur thermique est toute structure ou tout matériau ayant la capacité de :
    • recevoir et absorber la chaleur émise par rayonnement par la face amont de la structure catalytique
    • dissiper cette chaleur reçue, dans la proportion d'au moins 30 %, du côté opposé à la face amont de la structure catalytique, par conduction et/ou transmission de la chaleur absorbée, par exemple vers une charge thermique, telle qu'un récipient à chauffer.
  • De manière particulière, un récepteur thermique réalisé en matériau vitro-céramique répond complètement à ces prescriptions, mais aussi une plaque métallique noircie des deux côtés.
  • La présente invention présente encore les caractéristiques techniques suivantes.
  • Tout d'abord, un déflecteur des fumées de combustion est disposé en vis-à-vis de la face aval de la structure catalytique, pour renvoyer lesdites fumées du côté de l'amont de ladite structure, à l'extérieur de la chambre de distribution.
  • En effet, les expériences de la Demanderesse ont montré qu'un appareil de chauffage selon l'invention dissipe environ un bon tiers de la chaleur produite par combustion catalytique par convection, c'est-à-dire dans les fumées de combustion. Dès lors, le renvoi des fumées en direction de l'utilisation, c'est-à-dire du côté extérieur du récepteur thermique, permet d'améliorer le rendement de l'appareil de chauffage, dans des proportions importantes ; ceci apparaît particulièrement important pour un appareil de chauffage du type réchaud de cuisson.
  • S'agissant spécifiquement d'un réchaud de cuisson, l'augmentation du rendement de l'appareil de chauffage, obtenue par la déflection des fumées de combustion, apparaît très intéressante pour le brûleur catalytique proprement dit, pour les raisons suivantes :
    • pour un réchaud de cuisson, et en termes de performances, on recherche les temps de cuisson les plus courts possibles, par exemple un temps minimum pour faire bouillir un litre d'eau, toutes choses égales par ailleurs
    • ce temps de cuisson est inversement proportionnel, et au rendement de l'appareil, et à la puissance spécifique ; donc un gain de 1 % en rendement équivaut à un gain de 1 % en puissance spécifique, vis-à-vis du temps de cuisson
    • mais toute augmentation de la puissance spécifique, d'une part diminue la durée de vie du brûleur catalytique, et d'autre part provoque beaucoup plus vite l'apparition de prises de feu en amont de la structure catalytique, et ce dans une proportion beaucoup plus importante que le taux d'augmentation de la puissance spécifique; aussi une augmentation de 15 % de la puissance spécifique conduit à diminuer d'environ la moitié la durée de vie de la structure catalytique
    • dans ces conditions, l'augmentation du rendement obtenue comme précédemment permet de préserver ou limiter la puissance spécifique du brûleur catalytique, et donc à augmenter la durée de vie de ce dernier, à performance sensiblement égale du réchaud de cuisson.
  • La présente invention présente encore les moyens suivants permettant d'améliorer le rendement d'un appareil de chauffage selon l'invention.
  • Tout d'abord, le déflecteur des fumées de combustion, est isolé thermiquement, non seulement pour limiter la température extérieure des parois de l'appareil de chauffage, mais aussi pour perdre le moins de chaleur sensible dans les fumées de combustion.
  • Ensuite, l'appareil de chauffage selon l'invention comprend des moyens d'échange de chaleur, par exemple des ailettes, entre, d'un côté l'intérieur de la chambre de distribution, et de l'autre côté les fumées de combustion renvoyées du côté amont de la structure catalytique, en général plus froides. Ce moyen permet non seulement d'améliorer le rendement global de l'appareil de chauffage, mais aussi de refroidir la chambre de distribution, ce qui limite les possibilités de prise de feu en amont de la structure catalytique. S'agissant du refroidissement de la chambre de distribution, il est significatif, puisque la durée de vie de la structure catalytique se trouve presque doublée avec des ailettes d'échange thermique, toutes choses égales par ailleurs.
  • La présente invention est maintenant décrite à titre d'exemple non limitatif, par référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 représente, de manière schématique, une vue en coupe verticale d'un appareil de chauffage selon la présente invention, du type réchaud de cuisson
    • la figure 2 représente une vue en coupe horizontale, selon la ligne II.II de la figure 1, du réchaud de cuisson représenté à la figure 1.
    • de manière similaire aux figures 1 et 2 respectivement, les figures 3 et 4 représentent un autre réchaud de cuisson conforme à la présente invention.
  • L'appareil de chauffage représenté aux figures 1 et 2 comprend de manière générale, d'une part un brûleur catalytique 1, plus particulièrement décrit ci-après, et un récepteur thermique 2, constitué par une galette circulaire d'une vitro-céramique, ce récepteur consommant au moins une partie de la chaleur générée par le brûleur catalytique 1, et étant disposé pour recevoir une charge thermique sur sa face externe 2b, par exemple un récipient dans lequel on effectue une cuisson.
  • L'ensemble précédemment décrit est disposé verticalement, le récepteur thermique 2 est placé au-dessus du brûleur catalytique 1, et la circulation des gaz s'effectue verticalement, de haut en bas, puis de bas en haut comme décrit ci-après ; et le récepteur thermique 2 se trouve disposé sensiblement horizontalement.
  • Le brûleur catalytique 1 comprend ou associe :
    • un organe 3 d'éjection d'un flux ou jet de gaz combustible, par exemple un injecteur
    • un organe 4 d'admixtion d'air primaire au flux de gaz combustible, pour obtenir un mélange à brûler, circulant dans un conduit 7, disposé selon l'axe de la galette 2 en vitro-céramique ; cet organe d'admixtion consiste simplement en un espace ménagé entre la sortie de l'injecteur 3 et l'entrée du tube 7, de manière à y introduire de l'air primaire, par l'aspiration provoquée par l'éjection du flux de gaz combustible
    • une chambre de distribution 5, ayant la forme d'un cylindre, disposée entre la galette 2, ou récepteur thermique, et la structure catalytique 6 décrite ci-après ; cette chambre de distribution communique avec la sortie du tube 7, et permet de répartir le mélange à brûler selon toute la surface de la structure catalytique 6
    • la structure de combustion catalytique 6, consistant en une galette d'un matériau réfractaire, du type céramique, comportant une pluralité de canaux la traversant de part en part perpendiculairement à sa surface d'extension, et lui conférant une structure du type nid d'abeille ; la surface interne des canaux 6c de cette galette, est revêtue directement ou indirectement avec une matière catalytique de combustion, par exemple du platine ; cette galette ou structure catalytique 6 est disposée parallèlement à la galette 2 ou récepteur thermique, de manière coaxiale, et est traversée en son centre par l'extrémité de sortie du tube 7 ; comme montré par la figure 1, la galette 6 est traversée par le mélange à brûler, de sa face amont 6a à sa face aval 6b évacuant les fumées de combustion, c'est-à-dire de haut en bas.
  • Conformément à l'invention, en relation avec le front 10 de combustion catalytique à l'intérieur et à proximité de la face amont 6a de la structure catalytique 6, le récepteur thermique 2 s'étend en vis-à-vis de la face amont 6a précitée, selon pratiquement toute la surface de cette dernière, de manière à recevoir l'énergie thermique rayonnée émise par le front rayonnant de combustion de la structure catalytique en fonctionnement.
  • A partir de cet agencement, différentes caractéristiques techniques complémentaires, permettent de transférer la chaleur de combustion vers le récepteur thermique 2 et une charge thermique (par exemple une casserole à chauffer) posée du côté extérieur dudit récepteur, par convection et conduction.
  • Un déflecteur 8 des fumées de combustion sortant de la face aval 6b de la structure catalytique 6 est disposé en vis-à-vis et à distance de cette face aval. Ce déflecteur 8, par sa forme montrée à titre d'exemple à la figure 1, associant de l'intérieur vers l'extérieur une partie conique 8a dirigée vers le bas et une autre partie 8b dirigée vers le haut, permet de renvoyer les fumées du côté de l'amont de la structure 6, et à l'extérieur de la chambre de distribution 5. Les fumées ainsi renvoyées servent à réchauffer la charge thermique, par exemple une casserole dont le contenu est à chauffer ou à réchauffer, présente sur la plaque 2 en vitrocéramique.
  • Ce déflecteur 8 sert également d'écran réflecteur, disposé en vis-à-vis de la face aval 6b de la structure catalytique 6, pour réfléchir le rayonnement émis par cette face aval, toujours à l'extérieur de la chambre de distribution 5.
  • Le brûleur catalytique 1 comprend des moyens 9 de circulation en retour des fumées de combustion. Ces moyens consistent en un canal annulaire déterminé entre une virole métallique interne 12 fermant la chambre de distribution 5, et une virole métallique externe 13. L'appareil conforme aux figures 1 et 2 comporte aussi des moyens d'échange de chaleur, entre l'intérieur de la chambre de distribution 5 et les fumées de combustion circulant dans le canal annulaire précité ; ces moyens consistent en une pluralité d'ailettes radiales 11, au contact thermique de la paroi 12, autour du volume cylindrique aplati déterminé par les deux galettes 6 et 2, entre la virole métallique interne 12 et la virole métallique externe 13, de manière à ménager entre les ailettes 11 des passages de circulation. Ces ailettes 11 permettent d'extraire de la chaleur de la chambre de distribution 5, pour réchauffer les fumées, et augmenter ainsi l'apport de chaleur par convection à la charge thermique.
  • En supprimant la virole 13, les moyens de circulation 9 peuvent être aussi supprimés, tout en conservant les ailettes radiales 11 d'échange thermique.
  • Grâce à ces dispositions conjointes, la chaleur développée par le front de combustion 10, et par conséquent par le brûleur catalytique, se trouve transférée au récepteur thermique 2, et à la charge thermique présente sur ce dernier, principalement par rayonnement entre la face amont 6a de la structure catalytique 6 et la face interne 2a du récepteur, mais aussi pour une autre partie par les fumées de combustion qui apportent leur chaleur au récepteur 2 et à la charge thermique, et pour une dernière partie par conduction métallique entre la structure 6 et le récepteur 2.
  • Le matériau vitro-céramique du récepteur thermique 2, présentant un coefficient de transmission d'un rayonnement thermique, compris entre 30 et 60 %, apparaît particulièrement bien adapté au but visé, à savoir le refroidissement du côté amont du brûleur catalytique, parce que :
    • la face interne 2a de la galette 2 absorbe par rayonnement une partie substantielle de la chaleur émise par la face amont 6a de la structure 6
    • et du côté opposé 2b à la face amont 6a de la structure 6, la galette 2 dissipe et transmet la chaleur reçue par rayonnement, mais aussi par conduction, si une charge thermique est disposée sur la face externe 2b de cette même galette.
  • L'appareil représenté aux figures 3 et 4 diffère de celui décrit par référence aux figures 1 et 2, par les caractéristiques techniques suivantes :
    • le déflecteur 8 est constitué par une paroi isolée thermiquement, en forme de cuve, traversée par le conduit 7 d'arrivée du mélange à brûler, formant carénage de l'appareil de chauffage
    • un rebord périphérique 50 est disposé perpendiculairement à la virole interne 12, et prolonge de manière sensiblement coplanaire le récepteur thermique 2 plan ; le rebord périphérique 50, qui peut être continu ou discontinu, se trouve disposé transversalement au parcours des fumées de combustion, pour les défléchir dans une direction horizontale, à la sortie de chaque passage entre deux ailettes consécutives 11 ; ce rebord métallique 50 permet à la fois de protéger la structure catalytique 6 contre l'écoulement vers le bas, de tout débordement d'une casserole, et de transférer vers cette dernière, par conduction, la chaleur extraite et des fumées de combustion et de la chambre de distribution 5.
  • Les appareils de cuisson précédemment décrits possèdent de multiples avantages :
    • leur partie brûleur est étanche, ce qui permet de le faire fonctionner en toute circonstance, par exemple sous la pluie ou par grand vent
    • leur structure catalytique est protégée par la galette 2, contre les "coulures " ou chocs accidentels
    • à travers la vitro-céramique, le fonctionnement de la structure catalytique est parfaitement visible et contrôlable par l'utilisateur ; si la structure ne s'allume pas, la face amont reste sombre ; si une prise de feu se produit, elle peut être détectée par l'utilisateur
    • un allumage piezo-électrique peut être disposé du côté de la face aval 6b de la structure 6, et de manière non visible de l'utilisateur.
  • Selon une autre variante de la présente invention, le mélange à brûler peut être introduit par le côté ou sur le pourtour de la structure catalytique, entre cette dernière et le récepteur thermique.

Claims (12)

  1. Appareil de chauffage comprenant un brûleur catalytique (1) et un récepteur thermique (2) consommant au moins une partie de la chaleur générée par le brûleur catalytique, ce dernier comprenant un organe (3) d'éjection d'un flux de gaz combustible, un organe (4) d'admixtion d'air primaire audit flux pour obtenir un mélange à brûler, une chambre de distribution (5) dudit mélange, et une structure (6) de combustion catalytique, traversée par le mélange, de sa face amont (6a) en relation avec la chambre de distribution (5), à sa face aval (6b) évacuant les fumées de combustion, caractérisé en ce que, le front rayonnant (10) de combustion sans flammes étant situé en fonctionnement à proximité de la face amont de la structure de combustion catalytique, le récepteur thermique (2) s'étend en vis-à-vis de la face amont (6a) de la structure catalytique (6), selon pratiquement toute la surface de cette dernière, de manière à recevoir l'énergie thermique émise par le front rayonnant, et ledit récepteur est agence et construit pour dissiper, du côte opposé (2b) à la face amont (6a) de la structure catalytique, au moins 30 % de l'énergie thermique reçue par rayonnement du front rayonnant.
  2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récepteur thermique (2) est réalisé en matériau vitro-céramique.
  3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un déflecteur (8) des fumées de combustion est disposé en vis-à-vis de la face aval (6b) de la structure catalytique (6), pour renvoyer lesdites fumées du côte de l'amont de ladite structure, à l'extérieur de la chambre de distribution (5).
  4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le déflecteur (8) est isolé thermiquement.
  5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (9) de circulation des fumées de combustion renvoyées du côté amont de la structure catalytique (6).
  6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (11) d'échange de chaleur entre l'intérieur de la chambre de distribution (5) et les fumées de combustion renvoyées du côté amont de la structure catalytique (6).
  7. Appareil selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens (11) d'échange de chaleur sont des ailettes perpendiculaires à la paroi (12) de la chambre de distribution (5), et au contact thermique de ladite paroi, ces ailettes canalisant la circulation des fumées de combustion renvoyées du côté amont de la structure catalytique (6).
  8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un écran réflecteur (8) est disposé en vis-à-vis de la face aval (6b) de la structure catalytique (6), pour réfléchir le rayonnement émis par la face aval (6b) de la structure catalytique, à l'extérieur de la chambre de distribution (5).
  9. Appareil selon la revendication 1, du type chauffage radiant, caractérisé en ce que le récepteur thermique (2) est agence et construit pour transmettre par conduction et convection de la chaleur du côté opposé (2b) à la face amont (6a) de la structure catalytique (6).
  10. Appareil selon la revendication 2, du type réchaud de cuisson, caractérisé en ce que le récepteur thermique (2) est disposé sensiblement horizontalement, pour le support d'une charge thermique.
  11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un rebord périphérique (50), prolongeant de manière sensiblement coplanaire le récepteur thermique (2), est disposé transversalement au parcours des fumées de combustion, pour les défléchir dans une direction horizontale.
  12. Appareil selon la revendication 1, du type gril de cuisson, caractérisé en ce que le récepteur thermique (2) est agencé et construit pour rayonner de la chaleur du côté opposé (2b) à la face amont (6a) de la structure catalytique (6).
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