Brevet FR2213806A1 — publié le 19740809

La présente invention se rapporte à une enceinte à température constante et réglable. Dans des domaines très divers, il est nécessaire de disposer de moyens permettant de porter des corps à une certaine température, et de les maintenir pendant une certaine durée à cette température, en n'admettant que des écarts très petits. C'est notamment le cas en physique pour des opérations de mesure, et en biochimie pour des expériences sur des bouillons de culture. Les appareils existants qui donnent une bonne précision sont très onéreux. La présente invention met en oeuvre une régulation de température simple et extrêmement précise, qui s'applique à un élément désigné par le terme général d'enceinte, dont la forme, les dimensions et le contenu sont variables selon sa destination. Cette enceinte à température constante et réglable se compose d'une enceinte proprement dite, de moyens de chauffage de cette enceinte, d'un thermomètre à colonne de liquide indiquant la temperature de I'enceinte, de moyens de détection de la hauteur de la colonne - de liquide du thermomètre, et d'un-régulateur de température à fonctionnement automatique apte à modifier l'intensité du chauffage de l'enceinte, en fonction de l'écart entre un signal provenant des moyens de détection précités et représentatif de la température de l'enceinte, et un signal de référence représentatif de la température à laquelle l'enceinte doit être maintenue. C'est donc l'indication du thermomètre lui-mEme qui agit sur les moyens de chauffage. L'application de ce principe permet d'atteindre une précision de l'ordre-du millième de degré. Dans une forme préférée d'exécution de l'invention, les moyens de détection de la hauteur de la colonne de liquide du thermomètre sont constitués par une cellule opto-électronique apte à délivrer un signal fonction de la hauteur de liquide présent devant cette cellule. Cette cellule permet de suivre les déplacements du liquide, mercure ou autre,- sur une hauteur suffisante. Suivant une autre caractéristique de l'invention le régulateur de température est du type utilisant des grandeurs électriques et comporte une alimentation stabilisée en courant continu et un amplificateur comparateur apte à fournir une tension de sortie fonction de l'écart entre une tension représentative de la température de l'enceinte, et.une tension de référence réglable représentative de la'température à laquelle l'enceinte doit être maintenue, ladite tension de sortie agissant sur les moyens de chauffage de l'enceinte. Outre le régulateur, l'invention prévoit également les détails de réalisation de l'enceinte proprement dite. C'est ainsi que ses moyens de chauffage peuvent être électriques et constitués par un élément chauffant en ciment conducteur de la chaleur et de l'électricité en forme de gaine enserrant l'enceinte proprement dite. COtte résistance électrique est branchée sur une alimentation stabilisée apte à fournir une tension de chauffe contrôlée par le régulateur de température. L'enceinte selon l'invention comporte de préférence une double paroi formant le réservoir du thermomètre., de sorte que ce réservoir enveloppe l'enceinte de toutes parts ; cette solution est préférable à un réservoir localisée en un point de l'enceinte. Lorsque les écarts de température entre enceinte et le milieu extérieur sont importants, il convient de placer cette enceinte-à l'intérieur-de moyens assurant son isolation thermique, et éventuellemert de prévoir des moyens permettant de maintenir la température à l'extérieur de l'enceinte à une valeur sensiblement constante, et constituant-un premier étage de régulation. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence à l'unique figure du-dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette enceinte à température constante et réglable. Outre l'enceinte proprement dite 2, le dispositif représenté se compose de moyens de chauffage 3 de cette enceinte 2, d'un thermomètre à colonne de liquide 4 indi-quant la température de l'enceinte 2, de moyens de détection ) de la hauteur de la colonne de liquide 4 du thermomètre, et d'un régulateur de température 6 à fonctionnement automatique. Le régulateur 6 est en relation avec une source de courant alternatif 7, avec les moyens de chauffage 3, et avec le's moyens de détection 5. La paroi de l'enceinte 2 et le- réservoir du thermomètre ne.sont qu'une seule-et même piècé, formée par une double paroi. Le réservoir est en effet constitué par l'espace 8 existant entre les parois 9 et 10 de l'enceinte 2. Il possède une épaisseur uniforme et enveloppe.ltenceinte de toutes parts. La paroi interne 9 délimite l'espace utile 12 de l' enceinte 2. La paroi externe 10 est enrobée d'une gaine en ciment conducteur de la chaleur et de l'électricite qui constitue l'élément chauffant 3. Ce ciment renferme notamment. da carbone et du cuivre. Deux bagues conductrices JI et 14, qui sont noyées dans ee ciment aux extrémités de l'élément chauffant 3, assurent une répartition régulière des lignes de courant, et par conséquent un chauffage imiforme de l'enceinte 2. L'enceinte 2 comporte un orifice 15 permettant son remplissage et éventuellement l'utilisation à.l'extérieur des corps qu'-elle renferme. La colonne de liquide 4 se déplace devant les moyens de détection 5 constitués par une cellule opto-électronique, organe disponible dans le commerce.- lia partie utile de ce type de cellule peut dépasser la centaine de fflillimètres. Le thermomètre est très sensible, un très faible écart de température de l'enceinte 2 se traduisant par un déplacement important de la colonne de liquide 4. Be-liquide employé est de préférence du mercure, sur lequel les rayons lumineux envoyés par les fibres émettrices le la cellule opto-électronique 5 sont efficacement réfléchis en direction des fibres réceptrices. Le régulateur 6 est représenté sous la. forme d'un schéma électrique. Il comporte une alimentation stabilisée 16 qui, à partir de source de courant alternatif a délivre un courant continu en + 15 volts. Sur l'alimentation stabilisée 16 sont branchés l'alimen- tation 17 de la cellule opto-électronique 5, et un amplificateur comparateur 18. Entre 11 alimentation stabilisée 16 et l'amplificateur 18 est également intercalé un dispositif 19 qui délivre une tension de référence Vr stabilisée et réglable. L'amplificateur 18 comporte dieux entrées a0 et 21, la première en relation avec la cellule opto-électronique. 5, et la seconde en relation avec le dispositif 19. La sortie 22 de l'amplificateur 18 est reliée à une alimehtation stabilisée 23 cuti, à.partir de la source de courant alternatif 7, alimente l'élément chauffant 3. Le régulateur de température 6 travaille avec des signaux électriques constitués par des tensions. La cellule opto-électronique 5 délivre un signal de correction Vc qui est fonction de la hauteur de liquide 4 présent devant cette cellule, et repré.sente donc la température de l'enceinte 2. L'amplificateur 18 fournit en 22 une. tension de sortie Vs qui est fonction de l'écart entre la tension Vc et la tension de référence Vr injectée en 21 par ie dispositif 19, ce signal Vr impose la température à laquelle l'enceinte 2 -doit hêtre maintenue, température qui est constante et réglable. Le signal Vs commande la tension de chauffe U appliquée à l'élément chauffant 3 par l'alimentation 23. Par exemple, -quand le liquide du thermomètre se déplace vers le haut, le signal Vc croit, ce qui entraîne une diminution de la tension de chauffe U, donc un refroidissement et, par suite un déplacement du liquide vers le bas. La régulation est du type proportionnel, mais on peut lui adjoindre une action dérivée et/ou intégrale. La précision obtenue approche le millième de degré, la déformation du verre et la dérive dans le temps n'ayant que des effets négligeables. L'enceinte 2 peut être.placée à l'intérieur de moyens assurant son isolation thermique. Ces moyens non représentés sur le dessin peuvent prendre la forme d'une enveloppe ou d'un caisson, par exemple en bois, qui-est construit pour avoir une inertie thermique nettement plus grande que celle de l'enceinte 2 et permettre ainsi le bon fonctionnement de- la régulation. Le volume entre l'enveloppe et l'enceinte peut etre occupepar un isolant thermique, tel que polystyrène ou ver miculite. En outre, il peut être utile de prévoir, dans certains cas, des moyens permettant de maintenir la température à l'extérieur de l'enceinte 2. à une valeur sensiblement constante, et constituant un premier étage de régulation. Ces dispositions sont particulièrement intéressantes lorsque les écarts de température entre l'enceinte et le milieu extérieur sont importants. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette enceinte qui a été décrite cidessus à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application. REVSS-DICA > DIONS 1. - Enceinte à température constante et réglable, caractérisée-en ce qutelle-se compose d'une enceinte proprement dite, de moyens de chauffage de cette enceinte, d'un thermomètre à colonne de liquide indiquant la température de l'enceinte, de moyens de détection de la hauteur de la colonne de liquide du thermomètre, et d'un régulateur de température, à fonctionnement automatique apte à modifier l'intensité du chauffage de enceinte en fonction de l'écart entre un signal provenant des moyens de détection précités et représentatif de la température de l'enceinte, et un signal de référence rerésenta- tif de la température à laquelle l'enceinte doit être maintenue. 2. - Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de détection de la hauteur de la colonne de liquide du thermomètre sont constitués par une cellule opto-électronique apte à délivrer un signal fonction de la hauteur de liquide présent devant -cette cellule. 3. - Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisés en ce que son régulateur de température est du type utilisant des grandeurs électriques et comporte une alimentation stabilisée en courant continu et un amplifica- teur comparateur apte à fournir une tension de sortie fonction de l'écart entre une tension représentative de la température de l'enceinte, et une tension de référence réglable représentative de la température à laquelle l'enceinte doit être maintenue, ladite tension de sortie agissant sur les moyens de chauffage de l'enceinte. 4. - Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ses moyens de chauffage comprennent une résistance électrique branchée sur une alimentation stabilisée apte à fournir une tension de chauffe commandée par le régulateur de température. 54 - Enceinte selon la revendication 4, caractérisée en ce que la résistance de chauffage est constituée par in élément chauffant en ciment conducteur de la chaleur et de 1' électricité en forme de gaine enserrant l'enceinte proprement dits 6. - Enceinte selon ltune quelconque des revendica tisons 1 à 5, caractérisée en ce que l'enceinte proprement dite comporte'une double paroi formant le réservoir du thermomètré dt-sorte que ce réservoir enveloppe 1 enceinte de toutes parts. 7. - Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à -6, caractérisée en ce que le liquide du thermomètre est du mercure. 8. - Enceinte selon ltune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'enceinte proprement dite est placée à l'intérieur de moyens assurant son isolation thermique. 9. - Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle possède des moyens permettant de maintenir la température à l'extérieur de l'enceinte à une valeur sensiblement constante, et constituant un premier étage de régulation.