Brevet FR2180639A1 — publié le 19731130

L'invention concerne un appareil électrique de chau- Sage, notamment radiateur électrique, avec régulation thermosta tiaue de l'alimentation en courant des éléments chauffants. Des appareils électriques de chauffage, notamment des radiateurs électriques qui comportent de préférence plusieurs éléments chauffants incorporés à un corps chauffant en étant placés dans un liquide de chauffage, peuvent être réglés, en ce qui concerne la fourniture de chaleur, par enclenchement ou arrêt de certains ou de tous les éléments chauffants. De la manière la plus simple, cet -enclenchement ou arret peut être assuré à l'aide d'un commutateur manoeuvre manuellement. Ce mode de régulation nécessite cependant une observation et une manoeuvre permanentes du radiateur électrique. On sait également régler la fourniture de chaleur d'appareils électriques de chauffage de façon automatique en faisant passer le conducteur d'alimentation qui relie les éléments chauffants de l'appareil à la source de courant par un régulateur à bilame servant de thermostat-Ce régulateur à bilame peut être agencé sous forme d'un thermostat mural qui est disposé, dans la plupart des cas, au voisinage de la prise servant de source de courant et qui est relié directement à celle-ci. Le conducteur d'alimentation en courant de l'appareil électrique de chauffage est alors relié aux bornes de sortie du régulateur à bilame.Ce mode d'agencement du régulateur à bilame présente cependant un inconvénient dans tous les cas où la prise est placée dans la pièce en des endroits inappropriés pour l'action intentionnelle de réglage du fait qu'il peut régner ou s'établir en ces endroits des températures ne concordant pas avec celles qui règnent dans le reste de la pièce. De telles conditions existent par exemple souvent sur des murs extérieurs ainsi qu'au voisinage de fenêtres ou de portes. En particulier, en ces endroits, des parties froides de murs, de l'air de tirage ou un rayonnement solaire peuvent influencer très fortement les valeurs d'enclenchement et d'arrêt du régulateur à bilame, de sorte qu'il peut se produire dans la pièce à chauffer de grandes fluctuations de tem pérature. On a cherché à remédier à ces inconvénients en disposant un revetement relié à ou disposé sur l'appareil électrique de chauffage, notamment un radiateur électrique. Dans ce revetement fixé de préférence à l'avant du radiateur électrique et da-s lequel sont également disposés le conducteur dallmenta- tion ju courant et les éléments chauffants, on a placé des tôles réfléchissantes qui prote gent le régulateur bimétallique contre la chaleur fournie par le corps cnauffant et agissant directement sur le régulateur le revetement est par illeurs agencé de manière que l'air ambiant puisse pénétrer dans la partie in férieure du revêtement, à savoir dans un conduit de circulation dans lequel il séchauffe et s'échappe vers le haut en passant sur le régulateur à bilame. A l'extrémité du revêtement, le courant d'air sort de ce dernier par une ouverture disposée en corresnondance. Par un réglage approprié d'une température présé lectionnée, on maintient la température de l'air ambiant dans une plage prédéterminée par la température sélectionnée. Le régulateur à bilame de type connu comporte essentiellement une lame bimétallique formée de deux métaux présentant des coefficients de dilatation thermique différents, qui s'incurvent sous l'effet d'un échauffement par suite des différences d'allongement des deux métaux et qui reprend sa condition lors d'un refroidissement. Dans le dernier cas, la lame bimétallique établit l'alimentation en courant des éléments électriques de chauffage du radiateur. Le conducteur reliant le régulateur à bilame aux éléments chauffants peut, en outre, être commandé par l'intermédiaire d'un interrupteur actionné mécaniquement à l'aide duquel on peut déterminer la puissance maximale de chauffage des éléments chauffants. Ce mode de régulation de l'alimentation en courant des éléments chauffants d'un appareil électrique de chauffage présente cependant l'inconvénient important que les contacts de commande du régulateur sont soumis à une forte usure en cas de charge électrique élevée, ce qui réduit trés sensiblement la durée de service de tels régulateurs à bilames. On a par conséquent cherché à remédier à cet inconvénient. IL cet effet, l'invention concerne un appareil électrique de chauffage, notamment radiateur électrique, avec régulation thermostatique de l'alimentation en courant des éléments chauffants, caractérisé en ce que le radiateur comporte comme régulateur un dispositif électronique à sonde thermique qui est commandé en fonction de la température de l'air ambiant par un semi-conducteur. Cette invention sera décrite dans la suite en référence à l'exemple d'un radiateur électrique. Comme régulateur, on peut utiliser pour le radiateur électrique suivant l'invention tout circuit de commande connu dans lequel le passage du courant est commandé par des semi-conducteurs. De tels circuits de commande offrent, cependant, la possibilité de comparer la valeur réelle de la température d'air ambiant avec une valeur imposée prédéterminée par une résistance à l'aide de laquelle elle est réglée. Lorsque cette comparaison établit que la valeur réelle de température est inférieure à la valeur de consigne imposée, le dispositif de commande doit permettre l'application du courant de chauffe aux éléments chauffants. Dans les autres cas, ou bien lorsque la valeur réelle de température est supérieure à la valeur imposée ou bien concorde avec celle-ci, le dispositif de commande doit interrompre l'alimentation en courant des éléments chauffants.Ces processus de commande sont établis en ce qu'une tension de commande est fournie par le conducteur transmettant le courant de chauffage aux semiconducteurs et assure la transmission de ce courant de chauffage aux éléments chauffants du radiateur électrique suivant l'invention. Dans le circuit du courant de commande, il est en outre prévue une sonde thermique qui détermine la température de l'air ambiant. Il est particulièrement avantageux d'utiliser à cet effet un conducteur chaud. Pour établir la valeur réelle de la température, il est prévu une résistance de réglage branchée dans le circuit de commande et devant entre manoeuvrée manuellement. Comme dispositif de commande du radiateur suivant l'invention, il s'est avéré avantageux d'utiliser un dispositif de commande à semi-conducteurs de type connu sous la dénomination de "Triac", qui, sous la forme de ce que l'on appelle des commutateurs de courant alternatifs à semi-conducteurs, sont utilisés de préférence pour la régulation de l'arrivée de courant dans les éléments chauffants du radiateur électrique suivant l'inven- tion. Il est ainsi possible de régler dans un radiateur électrique suivant l'invention l'alimentation en courant de tous les éléments chauffants à l'aide d'un tel triac. On peut cependant utiliser également d'autres dispositifs de commande à semiconducteurs qui assurent chacun le réglage de l'alimentation en courant d'une partie du nombre total d'éléments chauffants. En outre, on neut Prévoir en plus des éléments chauffants dont l'alimentation en courant est réglée à l'aide d'un dispositif de commande à semi-conducteur encore d'autres éléments chauffants dans un radiateur électrique suivant l'invention dont l'alimenta- tion en courant doit être réglée d'une autre manière, par exemple à l'aide d'un commutateur manoeuvrable manuellement. Pour le radiateur électrique suivant l'invention, il est approprié d'utilisEr tout dispositif électrique de chauffage comportant des éléments électriques chauffants qui pénètrent dans un fluide de chauffage sous forme gazeuse ou liquide se trouvant avantageusement dans un circuit fermé Ces radiateurs électriques peuvent être installés dans des positions fixes ou bien être transportables. Sur le radiateur, il est prévu, de préférence sur une de ses surfaces verticales fermées, un revêtement en forme de caisson qui est constitué d'une matière de faible conductibilité thermique, comme par exemple une matière plastique, une matière agglomérée ou similaire. Il est particulièrement approprié de placer ce revêtement en forme de caisson sur le~c8té vertical étroit du radiateur où sont fixés les éléments chauffants à l'intérieur du radiateur. Ce revêtement en forme de caisson entoure un conduit de circulation sur trois c8tés, alors que le quatrième cbté du conduit est délimité par une surface, de préférence verticale, du radiateur.Il s'est avéré particulièrement avantageux de choisir les cotes de section droite de ce conduit de circulation et, par conséquent, également les cotes correspondantes du revêtement en forme de caisson de manière que la largeur soit égale à peu près au double de la profondeur, auquel cas la largeur du revêtement en forme de caisson doit correspondre à peu près à la profondeur du radiateur. Le revêtement en forme de caisson comporte à son extrémité inférieure des orifices d'entrée d'air et à son extrémité supérieure des orifices de sortie d'air. L'air pénétrant par le bas dans le conduit de circulation ainsi formé est chauffé par la chaleur fournie par la surface du radiateur constituant le quatrième c8té du conduit de circulation. Cet air chauffé s'élève dans le conduit de circulation et sort de ce de dernier par l'ouverture de sortie d'air prévue à cet effet. De cette manière, il se produit en cours de marche du radiateur un courant d'air qui passe en permanence dans le conduit de circulation. Dans le troisième tiers, à savoir avantageu sement dans la surface du revêtement qui est placée en regard de ::a sur ace au radiateur, il est également prcvii des orifices entree d-ar par lesquels de ltair extérieur est additionnelle- ient aspiré dans le conduit ae circulation par le courant d'air ,'élevant dans ledit conduit Be dispositif de commande à semi-conducteur est de -ereiIce placé dans le conduit de circulation, de meme que l::in- errupteur nécessaire, le cas échéant, pour la commande d'éléments -haufI nts réglés sans thermostat et que la résistance de réglage errant à la présélection de la température imposée désirée. On peut également placer dans ce conduit une lampe-témoin branchée Lans le circuit du courant de charge et un interrupteur principal. Ces-organes de commande doivent être disposés et fixés dans le revêtement de manière à être facllemens manoeuvrables ou observables. La sonde thermique du dispositif de commande à semiconducteur est de préférence fixée sur une tôle déflectrice qui pénètre par une extrémité dans le conduit de circulation, sans toucher le radiateur et elle est fixée par son autre extrémité sur la matière de faible conductibilité thermique à une distance aussi grande que possible de la surface du radiateur. Cette tole déflectrice doit être dimensionnée et, en outre, profilée de façon à ne pas séparer initialement le courant d'air aspiré par les orifices d'admission prévus dans le tiers inférieur du revêtement du courant d'air montant dans le conduit de circulation A cet égard, la tôle déflectrice doit avoir une largeur à peu près égale a celle du conduit de circulation.La tôle déflectrice pénétrant environ jusqu'au milieu du conduit de circulation est fixée sur le bord inférieur ou bien dans le tiers inférieur du revêtement. A peu près au milieu du conduit de circulation, la tôle déflectrice est recourbée vers le haut parallèlement à la surface de radiateur délimitant le conduit de circulation et elle se termine à peu près au niveau du bord supérieur des orifices d'entrée d'air sans autre fixation. La sonde thermique est avantageusement fixée sur cette tôle déflectrice de manière à etre placée dans le courant d'air aspiré par les orifices d'entrée dans le circuit de circu- lation afin que sa valeur de mesure de température corresponde à la température de l'air ambiant. Pour obtenir autant que possible des valeurs correctes de température dans la sonde thermique, il peut également être avantageux de fixer une tôle rayonnante à une certaine distance de la surface du radiateur qui est tournée vers le conduit de circulation, cette tôle s'étendant sur toute la longueur et sur toute la largeur du conduit de cireulatìonO Elle empêche une grande partie de la chaleur rayonnée par la surface recouverte du radiateur dDagir sur le courant d'air montant dans le conduit de circulation La chaleur cédée par la tôle rayonnante est suffisante pour entretenir ce courant d'air La tôle déflectrice assure, en outre, une protection de lgensemble du dispositif de commande semi-conducteur contre le courant d'air chaud s'élevant dans le conduit de circulation lorsque le dispositif de commande est fixé sur le côté de la tôle déflectrice qui est tourné vers l'ouverture d'entrée d'air. En tout cas, il est avantageux de fixer le dispositif semi-conducteur sur la tôle déflectrice car cette tôle répartit la chaleur produite dans le semi-conducteur par le passage du courant sur une grande surface et la transmet au courant d air par l'intermédiaire de celle-ci. La tôle déflectrice assure ainsi un refroidissement du dispositif semi-conducteur. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 représente un exemple de réalisation d'un radiateur électrique suivant l'invention, - la figure 2 est une vue en plan du côté avant du revêtement du radiateur, - la figure 3 est une coupe latérale schématique du revêtement du radiateur On a représenté sur la figure 1 un exemple de réalisation d1un radiateur électrique suivant l'invention Sur le radiateur i, agencé sous forme d'un corps à éléments, il est prévu des roulettes 2 et sur le côté frontal un revêtement 5 qui comporte des orifices d'entrée d'air 4 et des orifices de sortie d'air 5. Dans un évidement du revêtement 3, il est prévu des bou- tons tournants de commande d'un commutateur manuel 6 et d'une résistance de réglage 7 à laide de laquelle on peut régler la température imposée désirée, Dans cet évidement, il est en outre prévu la lampe-temoin 8. La figure 2 représente schématiquement une vue en plan du côté frontal du revêtement 3 On a utilisé les mêmes ré- sérances numériques que sur la figure 1 pour désigner des compo sants identiques. Sur cette figure, on a en outre représenté lto- rifice d'entrée d:air 9 prévu à l'extrémité inférieure du revêtement 3. La figure 3 est une coupe latérale schématique du revêtement 3. Dans ce cas, également, on a désigné par des références identiques des composants identiques des figures 1, 2 et 3. Sur la figure 3, la tôle déflectrice 10 est fixée sur le c8té intérieur~du revêtement 3 et elle porte le dispositif électronique de commande il et la sonde thermique 12 qui règlent l!alimentation en courant des contacts des éléments chauffants 13. Ia tôle rayonnante 15 est fixée à une certaine distance de la surface du radiateur qui constitue une paroi du conduit de circulation 14. De l'air ambiant pénètre par l'intermédiaire de 1' o- rifice d'entrée 9 dans le conduit de circulation 14, il s'échauffe sur la tôle rayonnante 15 et s'élève dans le conduit de circulation 14 afin de sortir de ce dernier par les orifices 5. Ce courant d'air montant dans le conduit de circulation 14 aspire, par 1 'in- termédiaire des orifices d'entrée 4 de l'air ambiant qui s'écoule sur la sonde thermique 12 et sur le dispositif de commande à semiconducteurs il placés dans le conduit 14 Lorsque la température ambiante tombe en dessous de la valeur établie à l'aide de la résistance de réglage 7, une tension de commande est transmise par la sonde thermique au dispositif semi-conducteur qui enclenche à son tour le courant de charge, de manière à chauffer les éléments chauffants se trouvant dans le radiateur électrique. - Le principe de l'invention a été décrit en référence à l'exemple du radiateur électrique, mais elle est cependant applicable à d'autres appareils électriques de chauffage, comme par exemple des convecteurs électriques, des appareils de chauf fage à accumulation et des appareils climatiseurs Par rapport aux dispositifs de commande de types connus pour appareils électriques de chauffage, notamment des radiateurs électriques, les appareils électriques de chauffage suivant l'invention présentent l'avantage dun circuit électronique sans contacts qui peut remplir une fonction de commande pratiquement de façon illimitée et qui permet des fréquences élevées de commande. En outre, les appareils électriques de chauffage suivant l'invention, notamment les radiateurs électriques, sont absolument exempts d'entretien. Du fait que le processus de commande se produit toujours au passage de zéro de la tension alter native, il ne se produit plus de parasites perturbateurs pour des appareils de radio et de télévision. Du fait de la régulation précise de température, on évite en utilisant les appareils électriques de chauffage suivant l'invention une surchauffe temporaire de la pièce. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'etem- ple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de ltinvention. REVENDICATION 1 Appareil électr-ique de chauffage, notamment ra idtal électrique, avec régulation thermostatique de l'alimenta- wiOli en curant Jes éléments cnaufiants4 caractérisé en ce que le radiateur comporte comme régulateur un dispositif électronique à sonde thermique qui est commandé en fonction de la température de l'air amodiant par un semi-conducteur 20) Appareil électrique de chauffage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un revêtement en forme de caisson est fixé sur le radiateur et se compose d'une matière e faible conductibilité thermique 50) Appareil électrique de chauffage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement en forme le caisson entoure un conduis de circulation sur trois côtés, alors que le quatrième c8té du conduit est formé par une surface Ju radiateur. 40) Appareil électrique de chauffage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande à semi-conducteur est disposé dans le conduit de circulation 50) Appareil électrique de chauffage suivant l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la sonde thermique du dispositif de commande à semi-conducteur est fixée sur une tôle déflectrice qui pénètre par une extrémités sans toucher le radiateur, dans le conduit de circulation et qui est fixée par son autre extrémité sur la matière de faible conductibilité thermique à une distance aussi grande que possible de la surface de l'appareil de chauffage. 60) Appareil électrique de chauffage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le revêtement comporte à son extrémité inférieure des orifices d'entrée d'air et à son extrémité supérieure des orifices de sortie d'air et est pourvu dans le tiers inférieur de sa surface opposée à la surface de lgappa- reil de chauffage d' orifices d'entrée d'air sur les bords inférieurs desquels la tôle déflectrice est fixee de manière à péné r,rer dans le conduit de circulation jusqu'à peu près en son milieu, cette tôle déflectrice étant recourbée vers le haut, au mi ieu du conduit de circulation4 parallèlement à la surface de 'appareil de chauffage et se terminant à peu près à la hauteur ( bord supérieur des orifices d entrée d air D 7 ) Appareil électrique de chauffage suivant l'une quelconque des revendieations 2 à 6, caractérisé en ce qu?une tôle rayonnante est filée à une certaine distance de la surface de l'appareil de chauffage tournée vers le conduit de circulation, cette tôle rayonnante siétendant sur toute la longueur et sur toute la largeur du conduit de circulation