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Procédé et dispositif de réchauffage de fenêtres et parebrise pour empêcher la formation de dépôts liquides et solides, notamment pour véhicules et avions.
Pour réchauffer les fenêtres et pare-brise en vue d'empêcher la formation de dépôts (eau de condensation, givre, congélation de flocons de neige, etc..), on a déjà fait les propositions les plus diverses, comme par exemple la ventilation avec de l'air chaud, le chauffage à l'aide de fils métalliques chauffés électriquement qui sont tendus au-dessus de la surface de la glace, la pose de couches conductrices d'électricité, mais transparentes sur les glaces et le chauffage de ces couches en connectant une
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tension électrique, etc.. Tous ces procédés sont en majeure partie compliqués, coûteux et ils ne sont pas suffisamment efficaces.
Au contraire, le procédé conforme à l'invention est beaucoup plus simple et peut être appliqué avec des dispo- sitifs bon marché. Il est caractérisé en ce que le chauf- fage des glaces est effectué par projection de rayons lu- mineux infra-rouges à l'aide d'émetteurs artificiels de rayons infra-rouges, les émetteurs étant placés à l'extérieur du champ visuel de sorte qu'ils ne gênent aucunement la visibilité.
En général, les émetteurs de rayons infra-rouges sont avantageusement disposés à proximité immédiate de la glace sur laquelle les rayons doivent être projetés. Les rayons infra-rouges tombent alors le plus souvent obliquement depuis le côté sur la. surface de la glace. On choisira avantageusement, avec une telle disposition, une matière de glace qui laisse traverser les rayons lumineux visibles autant que possible sans les affaiblir, mais qui absorbe aussi complètement que possible les rayons infra-rouges.
Par exemple, les fabricants de verres optiques sont main- tenant en mesure sans plus de fournir des glaces présentant ces propriétés. On connaît les verres mis dans le commerce sous les noms Sifax et Forobon qui possèdent un pouvoir d'absorption environ cinquante fois plus grand dans la gamme des rayons infra-rouges que dans la gamme visible.
Avec de tels verres, il suffit d'une épaisseur de glace de quelques millimètres pour absorber un rayonnement infra- rouge de façon pratiquement complète. Etant donné que les rayons infra-rouges pénètrent dans la. glace, il se produit dans ce cas un chauffage très uniforme de toutes ses couches.
On est par suite en mesure de chauffer une glace beaucoup plus vite Que cela est le cas par d'autres procédés dans lesquels le chauffage de la glace est effectué depuis une @
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surface ou depuis une mince couche chauffante.
Il est également possible d'utiliser des glaces composées de diverses couches, dont une au moins sert de récepteur des rayons infra-rouges en raison de son pouvoir d'absorption approprié. Le revêtement de glaces avec des couches absorbant les rayons infra-rouges est également applicable. Il y a enfin la possibilité de ménager un espace entre deux glaces et de le remplir avec un liquide absorbant les rayons infra-rouges, par exemple avec de l'eau pure ou avec une solution de sulfate de cuivre dans de l'eau.
A la place d'une projection de rayons sur toute la surface de la glace, on peut aussi produire une pénétration de la glace par des rayons infra-rouges à partir d'au moins une face. L'émetteur de rayons infra-rouges projette alors des rayons sur au moins une face de la glace. Les rayons arrivant sur cette face sous un angle déterminé restent captés dans la glace et la traversent dans le sens longitudinal, du fait qu'ils parcourent un trajet en zig zag entre les deux surfaces de la glace.
Etant donné qu'avec cette disposition le trajet des rayons dans la glace est très long, il suffit d'un beaucoup plus petit pouvoir d'absorption, qui existe déjà normalement dans la plupart des matières de glace, pour capter presque complètement le rayonnement infra-rouge dans l'intérieur de la glace et, par suite, on obtient le même effet qu'avec un rayonnement traversant la glace.
Le dispositif servant à l'exécution du procédé est constitué par au moins un émetteur de rayons infra-rouges dirigé vers la glace, ne gênant pas la visibilité et muni d'un réflecteur.
Les lampes à incandescence infra-rouge chauffées électriquement connues viennent en premier lieu en question
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comme émetteurs de rayons infra-rouges. Etant donné que ces corps lumineux émettent, outre le rayonnement infra,rouge, également de la, lumière visible qui affecterait dans la plupart des cas la visibilité par réflexion en tombant sur la glace a chauffer, la -partie visible du spectre doit être supprimée ou tout au moins réduite dans ces émetteurs dans une mesure telle que des réflexions perturba,trices ne soient plus visibles. On connaît depuis longtemps des filtres optiques possédant ces propriétés.
Quelques formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d 1 exemples, aux dessins annexés.
La fig. 1 représente un émetteur allongé de rayons infra-rouges.
La. fig. 2 montre une glace parcourue transversalement par une série d'émetteurs individuels.
La fig. 3 montre comment un émetteur envoie ses rayons dans le sens longitudinal à travers la glace.
La fig. 4 montre le montage du dispositif sur une automobile pour chauffer le pare-brise.
La fig. 5 est une coupe longitudinale d'un émetteur de rayons infra-rouges comportant par exemple quatre réflecteurs et les éléments de rayonnement y afférents.
La fig. 6 est une coupe longitudinale et 6a est une coupe transversale del'émetteur;
Les fig. 7 et 8 montrent d'autres formes de réalisation de l'élément de chauffage.
La fig. 9 montre comment l'émetteur est monté par exemple dans l'intérieur d'une automobile en vue du chauffage du pa.re-brise avant.
La fig. 10 représente avec plus de détail une forme de réalisation de la fixation de l'émetteur suivant les fig. 5 et 9.
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Dans la fig. l, 1 désigne la glace à chauffer, 2 un corps chauffant électrique allongé d'un émetteur de rayons infra-rouges. Le corps chauffant 2 est entouré en partie par un réflecteur 3, qui dirige des rayons 4 aussi nombreux que possible partant du corps chauffant vers la glace 1.
Avant de quitter l'émetteur, les rayons traversent un filtre optique 5, qui absorbe partiellement ou totalement la partie visible du rayonnement.
A la fig. 2, il y a, à la place d'un grand émetteur allongé, une série de petits émetteurs 6 munis de réflecteurs en forme de cloche, qui sont par exemple fixés sur un support 7. Chaque émetteur individuel couvre une zone déterminée de la glace devant recevoir le rayonnement et il est naturellement avantageux, tant dans le dispositif suivant la fig, 1 qu'également dans celui suivant la fig. 2, de disposer les émetteurs de façon qu'ils puissent être règlés ou tournés, afin de pouvoir choisir librement la zone de la glace recevant le rayonnement.
Dans la fig. 3, on utilise de nouveau un émetteur allongé suivant la fig, 1, les diverses parties de l'émetteur étant désignées par les mêmes numéros qu'à la fig.l.
Dans cet exemple, l'émetteur projette ses rayons sur une face de la glace ù chauffer, de sorte qu'une grande partie des rayons, dont un est représenté par la ligne brisée 8, traverse la glace suivant des trajets en zig zag dans le sens longitudinal et est ainsi absorbée par suite de la réflexion contre les surfaces de la glace. Afin d'empêcher la sortie des rayons sur le dessous 9, cette face est miroitée, de sorte que les rayons frappant sur elle sont forcés de refaire le trajet à travers la glace une seconde fois, mais en sens inverse, ce qui assure non seulement une absorption complète des rayons, mais aussi un chauffage plus uniforme de la glace. Il est évident qu'avec le passage
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longitudinal des rayons à traversune glace suivant la, fig.
3, on peut poser plus d'un seul émetteur sur les diverses tranches d'extrémité de la glace.
Enfin, la. fig. 4 montre comment le dispositif selon l'invention peut être agencé pour le chauffage du parebrise d'une automobile. Dans cette figure, 10 désigne un émetteur de rayons infra-rougesréglables monté sur la paroi de la carrosserie et qui projette des rayons depuis le côté sur le pare-brise 1. Le montage d'un dispositif suivant la fig. 3 est dissimulé et ne prend que peu de place. L'émetteur disposé au-dessus du pare-brise peut aisément dans ce cas être complètement recouvert.
L'alimentation de 1'émetteur électrique derayons infra-rouges se fait au mieux dans une automobile, un véhicule analogue ou un avion a partir de la batterie de bord ou d'une génératrice particulière entraînée par le moteur.
Quelques formes de réalisation particulièrement avan- ta.geuses sont représentées aux fîg. 5 à 10.
A la fig. 5, 11 désigne un carter en forme de canal en tôle ou matière artificielle, qui présente intérieurement quatre réflecteurs 12 de forme sphérique avec les éléments de chauffage y afférents 13. Les éléments de chauffage sont constitués en particulier par une spirale de chauffage 14 étroitement enroulée, aplatie, chauffée électriquement, un corps porteur isolantde la chaleur 15 et deux boulons de fixation 17 isolés thermiquement par de petits tubes isolants 16. Les deux extrémités 18 de la spirale de chauffage 14 sont conduites au centre du réflecteur 12 à travers une pièce isolante 19 vers l'arrière, où elles sont reliées aux extrémités des autres corps chauffants et, de là, à la source de courant, par exemple la
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batterie du véhicule.
Pour assurer un meilleur isolement de la spirale de chauffage 14 du corps porteur 15 isolant de la chaleur, des feuilles de mica ou d'une autre matière empêchant fortement le passage de la chaleur peuvent être insérées entre la spirale de chauffage et le corps porteur.
Pour protéger les connexions électriques et pour obtenir un meilleur aspect extérieur, la partie supérieure du carter 11 est couverte par un capot 21. Le carter 11 porte, en outre, à ses extrémités deux tourillons 23 supportés dans des paliers 22 et qui permettent de faire pivoter le carter suivant la direction désirée du rayonnement. Des fils 24 sont tendus au-dessus de l'ouverture sur le côté ouvert du carter pour protéger les éléments de chauffage de tout contact. A la place de ces fils, on peut placer un diaphragme en une matière susceptible d'être traversée par les rayons infra-rouges.
A la fig. 6a, qui représente la section transversale de l'émetteur de rayons infra-rouges suivant la fig. 6, tous les numéros de référence concordent avec ceux de la fig. 6, de sorte qu'il est superflu d'expliquer cette figure en détail.
Par la constitution choisie des éléments de chauffage, on obtient le résultat que ces éléments n'émettent essentiellement des rayons infra-rouges que vers le côté tourné vers le réflecteur. En choisissant une surface appropriée des réflecteurs, en liaison avec leurs constitution sphérique,.on ohtient pratiquement le résultat que la totalité du rayonnement émis par l'élément chauffant est réfléchi par le réflecteur et est projeté sur la glace devant recevoir le rayonnement, c'est-à-dire que le dispositif assure un très bon rendement pour la transmission de la chaleur de l'élément chauffant sur la glace, ce qui présente une importance décisive en particulier dans des
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véhicules à débit limité de la source d'énergie électrique et permet l'utilisation, d'émetteurs de rayons infra-rouges pour le chauffage des pare-brise.
La surfa.ce réfléchissante du réflecteur est de préférence dorée et polie eu elle est choisie en aluminium oxydé par voie anodique (Reflektal).
Etant donné que comme on le sait les rayons infrarouges obéissent aux thèmes lois optiques que les rayons visibles, on obtient le résultat, avec la disposition suivant la fig. 3, que la surface rayonnante du corps chauffant 14 est reproduite sur la surface recevant le rayonnement. Il est donc nécessaire de constituer le corps chauffant 14 de telle manière qu'il fonctionne comme une surface rayonnante continue. Dans l'exemple de réalisation suivant les fig. 5 et6, cette condition a été remplie de la manière que la spirale chauffante est aplatie et est constituée avec des spires étroite ent adjacentes, de sorte que lorsque les fils sont inc andescents le corps chauffant a l'aspect d'une surface incandescente.
Le même effet peut naturellement aussi être obtenu du fait que le corps chauffant est tendu sous la forme d'un mince ruban métallique unique de la surface désirée.
Pour le rapport de reproduction de la surface rayonnante à la surface recevant le rayonnement, tout comme dans l'optique lumineuse, les distances entre la surface rayonnante et la surface recevant le rayonnement du sommet du réflecteur ainsi que le foyer du réflecteur creux sont déterminants selon la loi connue de l'optique. Pour obtenir un bon chauffage de la glace recevant le rayonnement, il est en outre nécessaire que le spectre du rayonnement utilisé soit placé dans les rayons infra-rouges à longues ondes (maximum de l'intensité des rayons à environ 3 @ de longueur d'onde), parce que ces longueurs d'ondes sont absorbées presque complètement par le verre et en particu-
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lier par des couches d'eau.
Les corps chauffants des éléments chauffants doivent à cette fin être portés au rouge faible (température de 600 à 700 C). Avec cette température et la clarté des corps chauffants, il ne se produit pas encore de réflexions nuisibles sur les pare-brise, en particulier lorsque l'émetteur envoie ses rayons obliquement depuis le côté sur le pare-brise.
La disposition de plusieurs émetteurs disposés côte- à-côte avec des réflecteurs en forme de sphère creuse permet de projeter des rayons de façon très uniforme sur une zone allongée d'une glace. Si la surface recevant les rayons n'est pas allongée, mais présente davantage une forme carrée ou ronde, le problème peut être résolu avec un seul réflecteur.
Aux fig. 7 et 8, il y a, tout comme à la fig. 6, autant qu'il est possible concordance des numéros de réfé-, rence avec la fig. 5. Par contre, on a représenté à la fig.
7 un élément de chauffage dans lequel le rayonnement du corps chauffant 14 vers le côté opposé au réflecteur est empêché, par exemple par deux tôles métalliques polies et par suite réfléchissantes 25 et 26.
La fig. 8 représente-un élément de chauffage dans lequel la spirale de chauffage 14 se trouve dans une ampoule de verre 27 dans laquelle le vide est fait et dont la moitié se trouvant du côté opposé au réflecteur est munie d'une couche de miroitage 28. En disposant la spirale de chauffage dans un espace dans lequel le vide est fait, on évite les pertes de chaleur qui se produisent dans les autres formes d'exécution suivant les fig. 5 et 7 par convexion de l'air contre la spirale de chauffage.
Dans les corps de chauffage suivant les fig. 5,7 et 8, les conducteurs 18 sont sortis séparément de l'élément de chauffage. Rien ne s'oppose naturellement à réunir les
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deux conducteurs avec les boulons de fixation 17,donc à utiliser ces boulons de fixation mêmes comme conducteurs de courant et à les constituer de façon correspondante suivant les règles de construction connues.
La fig. 9 montre un émetteur de rayon-- allongé 29 suivant la fig. 5 qui est fixé et sert dans une automobile à projeter des rayons sur le pare-brise avant.
L'avantage de cette disposition est manifeste du fait que l'émetteur laisse la, visibilité complètement libre à travers le pare-brise contrairement aux dispositifs connus jusqu'à présent. Etant donné qu'il n'est nécessaire dans beaucoup de cas de protéger les pare-brise du recouvrement d'eau et du givrage que pendant quelques jours de l'année, le dispositif conforme à l'invention est particulièrement avantageux,, parce qu'il peut être monté dans le temps le plus court avec une constitution correspondante des supports de fixation lorsqu'il y a danger de givrage, ce qui n'est pas le cas le plus souvent avec d'autres dispositifs.
La fig. 10 représente un support qui est constitué de façon particulièrement favorable, du fait que ce support établit en dehors du maintien mécanique en même temps le contact électrique.
A la fig. 10, 22 désigne le support de l'émetteur 29 pouvant être vissé sur le flasque de fixation 31 à l'aide de l'écrou-capuchon 30. Ce support porte la broche de contact 32 qui est engagée lors du montage du support dans un manchon de contact 34, isolé par la bague isolante 33, du flasque de fixation 31 et qui établit ainsi automatiouement la connexion électrique des éléments de chauffage avec la source de courant.
L'axe 23 pouvant être fixé à l'aide des vis de serrage 35 de l'émetteur 29 s'engage dans un trou transversal du support 22, ce qui assure un pivotement de l'é-
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metteur sur la surface devant recevoir le rayonnement.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de réchauffage de fenêtres et parebrise pour empêcher la formation de dépôts liquides et solides, notamment pour véhicules et avions, caractérisé en ce que le chauffage des glaces est effectué par projection de rayons lumineux infra-rouges à l'aide d'émetteurs artificiels de rayons infra-rouges, les émetteurs étant placés à l'extérieur du champ visuel de sorte qu'ils ne gênent aucunement la visibilité.