Brevet FR2045862A1 — publié le 19710305

La présente invention se rapporte à -une installation dans laquelle l'air d'un local est ventilé pendant qu'il est refroidi et/ou réchauffé . Dans certains cas , on utilise un dispositif de refroi-5 dissement ou de chauffage opéx'cûit dans un local fermé, mais lorsque l'air du local est souillé par la respiration ou par la combustion de carburants , il devient nécessaire de procéder à une ventilation manuelle . i-e.r contre , dans d'autres cas , on introduit en continu de l'air propre chaud ou froid dans un lo-iO cal, mais l'efficacité d'une telle installation est très faible car l'air intentionnellement chauffé ou refroidi s'échappe constamment en pure perte du local . Le but de la présente invention est d'utiliser un nouvel élément de détection de gaz pour contrôler constamment le degré -35 de pollution de l'air d'un local , ce qui permet de chauffer ou de refroidir l'air du local sans ventilation quand cet air est propre et d'effectuer un chauffage ou un refroidissement de l'air du local, conjointement avec une ventilation, quand l'air est souillé , et de disposer ainsi de deux modes de fonctionnement 20 qui sont enclenchés automatiquement grâce à 1'intervention dudit élément de détection de gaz . De cette manière, les pertes thermiques dues à l'évacuation de l'air chaud ou frais du local peuvent être évitées, car l'air chauffé ou refroidi peut séjourner dans ce local jusqu'à ce qu'il soit pollué. En outre, quand l'air 25 du local est devenu pollué , la ventilation s'effectue automatiquement , ce qui. est très hygiénique . L'élément de détection de gaz utilisé par l'invention comprend deux électrodes dont l'une , au moins , est une électrode chauffante et un oxyde métallique semiconducteur qui ponte et 30 entoure les deux électrodes Cet oxyde métallique semiconducteur est, par exemple : SnO^ , ZnO, Fb^O^ , TiC>2 et ïe^O^ . La première électrode chauffe l'oxyde métallique semiconducteur entre 50 "et 300°C et une tension alternative est appliquée à ce semiconducteur par les électrodes . Une tension provenant d'un divi-35 seur de tension est prévue dans un circuit qui applique cet-ce tension d'alimentation alternative à la gâchette d'un, thyristor inséré dans un circuit d'excitation de relàis . ^uand la teneur en gaz réducteur , tel que l'oxyde de carbone , les gaz combustibles ou les produits d'une combustion imparfaite, de l'air du 70 20706 2 2045862 local dépasse un certain seuil , le courant gui traverse le semiconducteur dépasse une certaine limite et déclenche et allume le thyristor . L'allumage du th.yrist.or excite le relais , lequel met en marche le dispositif de ventilation du local . 5 tyuand l'air du local est redevenu pur, le thyristor s'éteint , le relais revient à sa position de- repos et la ventilation s'interrompt. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre , donnée uniquement '10 à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé , dans lequel ; - la Figd est une vue en perspective d'un élément utilisé dans 1'invention ; - la Fig.2 est un schéma de principe d'un circuit pour 15 commander la ventilation et la circulation de l'air dans un local , conformément à l'invention ; =- les Fi g. 3 et 4 sont respectivement une vue de face et en plan d'un local comportant un dispositif de chauffage et de refroidissement , un ventilateur et un dispositif de commande 20 de commutation conforme à l'invention ; - la Fig.5 est une représentation schématique d'un dispositif de chauffage et de refroidissement utilisé dans l'invention, ce dispositif étant en position de ventilation ; - la Fig.6 est une vue- analogue à la Fig.5 montrant le 25 dispositif en position de circulation de l'air ; - la Fig.7 est une vue schématique d'un ventilateur montrant celui-ci en position de ventilation ; et, - la FigoS est unè vue analogue à la Fig.7 montrant le ventilateur en position de circulation de l'air „ 30 L4 élément de détection de gaz selon l'invention - représenté sur la Fig.1 comprend deux bobines 1 et 2 faites d'un fil métallique qui est presque inoxydable aux "températures élevées, comme le platine , le palladium ou les alliages platine-iridium . Ces bobines sont logées dons les renfoncements 4"et 5 35 prévus dans deux faces opposées d'un bloc 3 fait d'une matière non-organicue isolante et réfractaire , telle que jSiOg et BeO , ces bobines étant-fixées aux faces desdits renfoncements 4 et 5 du bloc 3. et étant maintenues parallèles au moyen d'un adhésif vitreux à point de fusion élevé 6 et 7 qui est consti 70 20706 3 2045862 tué par dissous dans une ou plusieurs des substances suivantes : K^O, GaE^ , Al^O^ , Ba^O^ et SiO^ • Il est à noter qu'une partie seulement de chacune des bobines 1 et 2 est encastrée dans l'adhésif 6 ou 7, la partie restante étant décou-5 verte. Ensuite , on couvre le bloc 3 et les bobines 1 et 2 avec un oxyde métallique semiconducteur 8 qui est sensible aux gaz réducteurs à haute température , et on finit l'ensemble en lui donnant l'apparence extérieure d'un bloc . Des deux faces d'extrémité de ce bloc s'étendent en ligne droite, deux extrémités 10 des bobines 1 et 2 comme c'est le cas des fils 9j 10, 11 et 12« Comme exemples d'oxydes métalliques semiconducteurs, on peut citer : SnOg , ZnO, ïfbgO^ » rf&20^ » TiO^ et ïe2Û^ • Quand ces substances sont chauffées entre 50 et 500°C et qu'elles viennent ensuite au contact d'un gaz réducteur , tel que 15 l'oxyde de carbone, les gaz d'hydrocarbures, ou les vapeurs de solvants organiques , lesdits gaz enlèvent des ions oxygène du corps semiconducteur, ce qui oxyde ce gaz, et il en résulte un déséquilibre du rapport des cations sur les anions dans le semiconducteur, ce qui se traduit par une variation importante 20 de sa résistance électrique . L'élément- ci-dessus est fabriqué de la manière suivante : D'abord , en tend les bobines 1 et 2 avec un espacement prédéterminé en fixant les extrémités 3, 10, 11 et 12 de celles-ci entre quatre tiges de support 13, 14-, 15 et 16 respec-25 tivement érigées sur une embase faite d'une matière isolante , telle qu'une matière plastique ou autre. Ensuite, on place le bloc isolant 3» dont les renfoncements 4 et 5 ont été couverts d'un adhésif à point de fusion élevé 6 et 7 ©ntre les bobines 1 et 2 , et on aligne ces dernières avec les renfoncements 4 et 30 5 • On fait ensuite passer un courant entre les tiges de support 13 et 14 et les tiges de support 15 et 16 afin de chauffer les bobines 1 et 2 , faisant ainsi fondre l'adhésif, ce qui fixe les bobines 1 et 2 dans les renfoncements du bloc 3 • Ensuite, on couvre les bobines 1 et 2 et le bloc 3 ensemble avec un oxy-35 de non-fritté sensible aux gaz, puis on fait passer un courant électrique à travers les bobines provoquant ainsi le frittage de cet oxyde , puis on complète 1'élément . Etant donné que le courant de chauffage de cet élément pendant son utilisation , est sensiblement plus petit que le courant de chauffage mention 20706 4 2045862 né ci-dessus , il est clair que l'adhésif et l'oxyde ne risquent pas de fondre pendant l'emploi . La Fig.2 est un schéma de montage d'un circuit de commande pour le refroidissement , le chauffage et la ventilation d'un local auquel l'invention a été appliquée , la référence 20 désignant l'élément dont les détails ont été décrits en regard de la Fig.1 . La référence 21 désigne un transformateur d'alimentation au primaire 22 duquel est appliquée l'énergie électrique à partir d'une fiche 24 et à travers un fusible 23. On enfonce la fiche 24 dans line douille électrique connectée à une source électrique industrielle de 110 ou 220 Y alternatifs . Le transformateur d'alimentation 25 comporte , par exemple , un secondaire 26 délivrant 1,5 T et un autre secondaire 26 délivrant 10 V, par exemple . L'une des bobines 27 de l'élément 20 est reliée au secondaire 25 du transformateur •t est ainsi chauffée, tandis que les deux extrémités de l'autre bobine 28 sont court-circuitées . L'élément 20, une résistance fixe 29 et un potentiomètre 30 sont braneàés en série entre les deux extrémités du primaire 22. Un relais 31 et un thyristor 32 en série sont reliés au secondaire 26, 1* gftchet-te 33 dç ce thyristor étant connectée aect- curseur 3% du poten-_ tiomètre 30» tandis que la cathode 35 de ce thyristor est relié à l'extrémité du potentiomètre 30 qui est oppoâée à l'élément 20 . La référence 36 désigne un condensateur "branché en parallèle sur le relais 31 afin de découpler celui-ci en alternatif* Le relais 31 comporte des contacts. 36, 37 t 38 et 39 » contacts 36» 38 et 39 sont fermés quand le relais est excité , tandis que le contact 37 est ouvert dans ce cas • Les Fig. 3 et 4 montrent un local qui doit Stre chauffé ou refroidi . On installe le dispositif de la Fig.2 k un emplacement judicieux, par exemple , au centre 42 du plafond 41 du local . On installe un dispositif de. chauffage et de refroidissement 44 , qui sera décrit plus loin, sur l,une des parois 43 du local 40 , et on monte un ventilateur 46 sur la paroi opposée-45 . Les Fig. 5 et 6 montrent plus en détail le dispositif 44. Ce dispositif comprend des rideaux àu type store vénitien 51» 52 et 53 dans la paroi 43,.à la paroi supérieure et à la paroi inférieure . Les rideaux 52.sont sollici 20706 2045862 tés par des ressorts 54 et 55 à se fermer , tandis que suivant la direction opposée, ces rideaux sont tirés par des dispositifs 56 et 57 5 tels que des bobines électromagnétiques , les dits rideaux s1 ouvrant quand ces dispositifs yb et 57 sont exi-tés. La référence pS désigne une source d'un a.gent de refroidissement ou de chauffage , telle qu'une pompe, un écîiangeur de clialeur 59 raccordé à celle-ci étant disposé sur la trajectoire de l'air soufflé par un ventilateur 60. La référence 61 désigne un eleiaent de détection de température . La marche de la source 58 est commandée en fonction de la température détectée par l'élément 61 et, ainsi , la température du local est maintenue au voisinage de la température préalablement choisie. Les Fig. 7 et 8 montrent le dispositif de ventilation 4-6. Ce dispositif comporte un rideau du type store vénitien 62 dans une partie tournée vers 1'extérieur à travers la paroi 4-5, et est pourvu d'un ventilateur à moteur 65 pour évacuer vers 11 extérieur 1'air du local o Ce rideau 62 comporte aussi un ressort 64- qui le sollicite à se fermer et un dispositif 65 pour i'ouvrir . Les dispositifs d'actionnement 56 et 57 des rideaux 5*1 et 52 du dispositif dé chauffage et de refroidissement 4-4 , le dispositif d'actionnement 65 du rideau du dispositif de ventilation 4-6 et le ventilateur 65 sont tous alimentés à partir de la fiche 66 à travers les. contacts 36, 37 5 38 et 39 du relais représenté sur la Fig.2 . La fiche 66 s'introduit aussi dans une douille électrique reliée à un réseau de distribution alternatif de 110 ou. 220 Y. Dans l'installation décrite ci-dessus, la pompe 56 et le ventilateur 60 du dispositif de chauffage et de refroidissement 44- sont commandés par l'élément de détection de température 61 et le rideau inférieur 53 est constamment ouvert, i^uand l'air du local 40 est propre , le thyristor 32 ne s'allume pas car le courant traversant l'élément 20 est trop faible , de sorte que le relais 31 n'est pas excité et que les contacts 36 à 39 de celui-ci occupent 1'état représenté sur la Fig.2. Dans ces conditions, le dispositif d'actionnement 56 du rideau du dispositif de chauffage" et de refroidissement 44 n'est pas actionné , comme représenté sur la Fig.6, de sorte que le rideau 51 est fermé, tandis que quand le dispositif 70 20706 6 2045862 d'actionnement 57 est actionné , le rideau 52 est ouvert. De plus , dans ces conditions , lorsque le dispositif d'actionnement 65 du dispositif de ventilation 46 n'est pas actionné , 'le rideau 62 reste fermé , comme représenté sur la Fig.8 et le 5 ventilateur 63 n'opère pas , n'étant pas alimenté . En conséquence 9 comme le montre la Fig.6 , l'air entre dans le local à travers le rideau supérieur. 52 et pénètre dans le dispositif de chauffage et de refroidissement 44 par suite de l'action du ventilateur 60, puis après avoir été refroidi ou chauffé par iO 11écLangeur de chaleur 59 ? cet air ressort à travers le rideau inférieur 55 • Ainsi, l'air du local est refroidi ou réchauffé, tout en circulant . Quand l'air du local 40 est pollué et que la quantité d'oxyde de carbone , de gaz combustible ou autre aug-15 mente , la résistance électrique de l'élément 20 décroît et la tension au curseur 34- du potentiomètre 30 s'élève . Quand cette tension dépasse la tension d'allumage du thyristor 32, ±6 celui-ci s'allume et/relais 31 est excité . Par suite de l'exci-tation du relais 31 , les contacts 36 à 39 viennent se placer 20 dans l'état oppose à celui représenté sur la Fig.2, c'est à dire , que les contacts 36, 38 et 39 se ferment, tandis que le •contact 37 s'ouvre . Il èn résulte que le dispositif d'actionnement de volet 57 est désactivé , tandis que les dispositifs d'actionnement 56 et 65 sont actionnés , et que le ventilateur 25 63 est entraîné . En conséquence, comme le montre la Fig.5 » le rideau 52 du dispositif de chauffage et de refroidissement 44 est fermé , tandis -que son rideau 51"est ouvert. Comme l'indiquent les flèches de cette figure , de l'air frais , provenant de l'extérieur est introduit dans le local 40 en même temps qu'il 30 est refroidi ou réchauffé par l'échangeur de chaleur 59» tandis que l'air pollué du local est évacué par le rideau ouvert 62 , par suite du fonctionnement du ventilateur 63 , comme représenté sur la Fig.7 » Quand la quantité de gaz réducteur contenue 35 dans l'air descend au—dessous d'un certain seuil , par suite du remplacement de l'air pollué du local 40 par de l'air frais, la résistance électrique de l'élément 20 augmente , ce qui a pour résultat que la tension au curseur 34 du potentiomètre 30 descend au-dessous de la "tension d'entretien du thyristor , de 70 20706 7 2045862 sorte que ce dernier s'éteint , désactivant ainsi le relais 31 dont les contacts reviennent à l'état représenté sur la Fig.2. Après cela, le dispositif de chauffage et de refroidissement 44 et le dispositif de ventilation 46 reviennent à 11 état re-5 présenté sur les ï'ig. 6 et 8 et l'admission de l'air dans le local est changée en une circulation . Comme il a été expliqué ci-dessus, grâce à l'invention, l'air du local peut être constamment maintenu propre et les frais.d'exploitation de l'installation selon 10 l'invention sont très inférieurs à ceux d'une installation dans laquelle le refroidissement ou le chauffage de l'air est effectué pendant que l'air du local est remplacé en continu par de l'air frais de l'extérieur . En plus des possibilités d'utilisation du 15 dispositif de chauffage et de refroidissement pour la ventilation et la circulation de l'air comme représenté sur les Fig. 5 et 6 , l'installation de l'invention est également efficace dans les cas où l'on utilise un appareil de chauffage ou de refroidissement auxiliaire , tel qu'un po8le , en 20 même temps • 70 20706 8 2045862 REVENDICATIONS 1 . Installation de chauffage et éventuellement de refroidissement dans laquelle la ventilation et la circulation de l'air sont automatiquement commutées, comportant un dispositif de 5 ventilation et de circulation comprenant des entrées d'air débouchant respectivement à l'extérieur et à l'intérieur d'un local , des moyens de commutation pour ouvrir sélectivement l'une desdites entrées et fermer l'autre , une sortie d'air débouchant à l'intérieur dudit local , et des moyens pour faire 10 circuler l'air de l'entrée choisie vers ladite sortie ; un dispositif pour chauffer et/ou refroidir l'air dudit local , un dispositif d'évacuation qui, normalement , est non-opérant , mais qui peut évacuer l'air dudit local *, un élément pour détecter le degré de la pollution de l'air dudit local ; et un cir-15 cuit de commande coopérant avec cet élément de détection pour faire en sorte que les moyens de commutation d'entré» du dispositif de ventilation et de circulation ouvrent 1'entrée débouchant à l'extérieur du local et mettent le dispositif d'évacuation en marche ► 20 2 . Installation selon la revendication 1 dans laquelle le dispositif de chauffage et/ou de refroidissement est prévu dans la gaine d'alimentation du ventilateur . 3 . Installation selon la revendication 1 dans laquelle l'élément de détection comprend un corps semiconducteur dont la ré- 25 sistance électrique- varie en présence d'un—réducteur , deux $ * électr-ô4as entre lesquelles est interposé ledit corps semiconducteur qui est au-contact de celles-ci , et des moyens pour chauffer ledit corps semiconducteur ► 4 . Installation selon la. revendication 3 dans laquelle le corps 30 semiconducteur est constitué par. un oxyde métallique tel que SnO^ , ZnO , ïrbg0^ » Ta2°5 ' Ti02 ■Fe2^3 * 5 . Installation selon la revendication 1 dans laquelle le circuit de commande comprend un relais ayant des contacts pour commander lesdits moyens de commutation d'entrée et ledit dispositif 35 d'évacuation, tin thyristor intercalé dans un circuit d'excitation dudit relais et un montage pour transférer les variations fie tension apparaissant aux bornes-'-dudit élément de détection à une électrode de commande dudit thyristor .