Brevet FR2281695A1 — publié le 19760305

L' invention concerne un élément de chauffage à température constante capable de maintenir la surface dlune plaque rayonnant de la chaleur ou d'un éliment semblable à une température constante. Comme élément de chauffage à température constante, on a déjà utilisé un élément de chauffage comportant une thermistance, possédant un coefficient de température positif, branchée en série avec une source d'énergie, du fait que an fonctiomx=sntne dépend pas des variations de tension, que son court est faible et qu'elle ne nécessite pas de contacts. Cependant, un élément de chauffage de ce type présente certains inconvénients. Tout d'abord, lorsque la résistance de la thermistance,présentant un coefficient de température positif, est réduite pour obtenir une puissance calorifique importante, le choc de courant est augmenté lors de la commutation du conrnXtateur de puissance.Deuxièmement, la puissance calorifique de la thermistance par volume unitaire est relativement faible, de sorte que lton ne peut pas obtenir un élément chauffant à tem rature constante présentant une puissance calorifique élevée. En général, la thermistance présentant un coefficient de température positif qui est utilisée dans un élément de chauffage à température constante est pressée contre une plaque rayonnante, sous l'action d'un ressort. Cependant, la pression exercée par le ressort sur la thermistance varie dans une large gamme, d'un élément chauffant à température constante à un autre, en raison des variations de dimensions d'autres composants associés à la thermistance et au ressort. Il en résulte que la température superficielle de la plaque rayonnante vart dans une large gamne. ta présente invention se propose de réaliser un élément chauffant à température constante utilisant le dégagement de chaleur propre d'une thermistance présentant un coefficient de température positif, cet élément de chauffage à température constante étant mieux adapté pour entre utilisé comme source de chaleur pour une chambre thermique ou comme élément chauffant pour vaporiser des insecticides, etc. la présente invention se propose aussi de réaliser un élément de chauffage à température constante qui ne dépend pratiquement pas des variations de tension. La présente invention se propose encore de réaliser un élément de chauffage à température constante dans lequel le choc de courant peut titre minimisé, et la puissance calorifique dégagée par la thermistance présentant un coefficient de température positive peut aussi titre réduite, ce qui augmente la durée de vie. La présente invention se propose enfin de réaliser un élément de chauffage à température constante dans lequel la température superficielle d'une plaque rayonnante peut Entre maintenue sensiblement constante. Suivant une forme de réalisation de l'invention, une thermistance présentant un coefficient de température positif et un varistor sont disposés l'un sur l'autre dans un bottier de ma- nière que la thermistance soit disposée du côté de l'extrtmité ouverte du bottier qui est recouverte par une plaque rayonnante. La thermistance et le varistor sont pressés contre la plaque rayonnante sous l'action d'un ressort. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, une thermistance présentant un coefficient de température positif est pressée contre la plaque rayonnante au moyen d'un ressort comportant une borne destinée à entre reliée à une source de puissance, et une vis de réglage est prévue pour le ressort, de façon à pouvoir régler de façon appropriée la pression exercée sur la thermistance. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs formes de réalisations particulières données à titre d'exemple et représentées au dessin annexé dans lequel La figure I est une vue en coupe longitudinale d'une première forme de réalisation d'un élément de chauffage à température constante suivant l'invention. La figure 2 est un graphique destiné à expliquer le mode de fonctionnement d'un varies tour utilisé dans la première forme de réalisation. La figure 3 est un graphique destiné à expliquer le mode de fonctionnement de la première forme de réalisation. La figure 4 est une vue en perspective dtune seconde forme de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la figure 4. La figure 6 est une vue en perspective d'un bottier muni d'une borne. La figure 7 est un graphique représentant la relation existant entre la température superficielle d'une plaque rayonnan te et le pression exerce par un ressort sur la thermistance, Dans la figure 1 représentant la première forme de réalisation de l'invention, un varistor 3, comportant des électro des 4, est disposé sur une thermistance 1, présentant un c coeffi- cient de température positif et colportant des électrodes 2,et est pressé contre cette dernière sous l'action d'un ressort 5, qui sert aussi de borne, de sorte que l'extrémité inférieure 4 du varistor 3 est en contact très intime avec l'électrode supérieure 2 de la thermistance 1.L'électrode inférieure 2 de la thermistance 1 est en contact intime avec une borne 6 en forme de plaque qui possède des prolongements verticaux 8 en forme de L inversé et un prolongement vertical 9 situé à 1' extrémité de cette borne en brme de plaque . Un bottier 7 possède une section transversale en forme de U inversé et une collerette dans laquelle sont ménagés des évidements 7a destinés à recevoir les projections 8 de la borne 6 en forme de plaque, le bottier 8 étant fixé, au moyen de boulons 12 et d'écrous 13, sur un élément rayonnant chauffant 11 qui sert aussi de base pour l'unité de chauffage à température constante, une feuille isolante 10 étant interposée entre 1' élément rayonnant chauffant 11 et la borne 6 en forme de plaque.Un objet devant entre chauffé est fixé sur la face inférieure de la base ou élément chauffant rayonnant 11. On va maintenant décrire, en se référant aux figures 2 et 3 dans lesquelles la tension est portée en abscisses tandis que le courant est porté en ordonnées, la relation existant entre la tension et le courant, et le courant et la puissance calorifique durant la période transitoire, au momentXdu choc de courant, et dans l'état permanent. En fonctionnement,les bornes 5 et 9 sont reliées à une source de puissance (non représentée). Dftns la figure 2, la droite de charge 14 est obtenue en traçant une ligne reliant le point a représentant la tension de la source de puissance et le point b qui est obtenu en divisant la tension de la source de puissance par la résistance de la thermistance I à température ambiante. las courbes caractéristiques courant-tension 15 et 16 sont celles de deux varistors possédant des tensions différentes, et coupent respectivement la droite de charge 14 aux points c et d. Lorsque le varistor 3 n'est pas prévu, le courant b circule dans l'unité de chauffage à température cons tante, mais lorsque le varistor 3 est prévu, le choc de courant peut titre réduit jusqu'au point c ou d.La varistor présen tant la courbe caractéristique 16 possède une tension supérieure à celui qui possède la courbe caractéristique 15. On va maintenant décrire les caractéristiques tensioncourant à l'état permanent, en se référant à la figure 3. La courbe caractéristique tension-courant 17 correspond à la thermistance tandis que les courbes caractéristiques tension-courant 15 et 16 correspondent à des varistors. Si le varistor n'était pas utilisé, il circulerait le courant g, mais lorsque le varistor présentant la courbe caractéristique 15 est inséré dans le circuit, le courant augmente jusqu'au point e. Lorsque l'on utilise le varistor présentant la courbe caractéristique 16 et une tension plus importante, le courant est encore augmenté jusqu'au point f. En résumé, lorsque la tension du varistor augmente, la puissance calorifique augmente. Lorsque la thermistance présentant un coefficient de température positif, en série avec le varistor, est branch en série avec la source de puissance, le choc de courant peut etre réduit alors que la puissance calorifique peut être augmentée à l'état permanent. Etant donné qu'à la fois la thermistance et le varistor sont de type résistif, la connexion électrique entre ces deux éléments peut être obtenue de façon très simple, en les pressant l'un contre l'autre. De plus, les dimensions de l'élément de chauffage à température constance peuvent titre compactes. las avantages de la première forme de réalisation peuvent etre résumés de la façon suivante a) le choc de courant peut 8tre réduit. b) la puissance stabilisée peut être augmentée. c) par la combinaison des caractéristiques de la ther mis tanche présentant un coefficient de température et du varistor, les amplitudes du choc de courant et de la puissance stabilisée peuvent etre facilement réglées. d) la construction est très simple. e) l'élément de chauffage à température cons tante peut présenter des dimensions compactes. f) le cotit de fabrication est plus faible étant donné qu'il est possible de réaliser les thermistances et les varistors en grande série. Dans les figures 4 à 6, notamment dans la figure 5, un bottier 20, constitué par une résine-ou une porcelaine isolante résistant à la chaleur, présente un perçage traversant 21 s'éten dant dans une paroi latérale de ce bottier, comte il est représenté dans la figure 5, et un autre perçage traversant 22 ainsi qu'une ouverture centrale 24 ménagés dans le fond de ce bottier. Dans la figure 5, une vis de réglage 23 passe dans 1' ouverture centrale 22 et se visse dans un écrou 25 disposé à l'intérieur du bottier 20, ce qui empêche la vis de réglage 23 de tomber. L'extrémité supérieure de la vis de réglage 23 est mise en contact avec la face inférieure d'une plaque de pression 26 constituée par de l'acier ou un matériau semblable. Un ressort à lame 27, comportant une borne 28 se présentant sous la forme d'une patte qui est destinéeà traverser le perçage traversant 22 du bottier 20, est interposé entre la plaque de pression 26 et ltélectrode inférieure 31 d'une thermistance 29 comportant une électrode supérieure 30.Une plaque 32, constituée par de l'acier inoxydable, du cuivre, de l'acier ou un matériau semblable et comportant une borne 33 en forme de patte, qui traverse le perçage traversant 21 ménagé dans une paroi latérale du bottier 20, est mise en contact intime avec l'électrode supérieure 30 de la thermistance 29. Une feuille isolante résistant à la chaleur, par exemple en mica, caoutchouc au silicone ou matériau semblable, est interposée entre la surface supérieure de la plaque 32 et 1' élément rayonnant la chaleur 35. Contra il est représenté dans la figure 4, 1' élément rayonnant 35 possède deux prolongements horizontaux 36 et 37 en faisant partie intégrante et destinés à sa fixation, et plusieurs prolongements verticaux 38 qui sont repliés sur le bottier 20 après que celui-ci soit monté sur l'élément rayonnant 35, de façon à pouvoir assembler le bottier 20 et 1' élément rayonnant 35 sous la forme d'un bloc unitaire, Une tension de 100 V est appliquée entre les bornes 28 et 33, de sorte que la thermistance 29 cmT-nce à dissiper de la chaleur. Lorsque la pression exercée par le ressort à lame 27 sur la thermistance 29 varie, en resserrant ou desserrant la vis de réglage 23, la température superficielle de l'élément rayonnant 35 varie de la façon représentée dans la figure 7. La courbe caractéristique température-pression représentée dans la figure 7 a été obtenue en utilisant une thermistance possédant un diamètre de 18 nia et une épaisseur de 3nan et présentant un coefficient de température positif, à savoir un coeffi- cient de température de 20 7o/ 0C, une température de commutation de 1800C, les électrodes étant ménagées par vaporisation d'aluminium; un élément rayonnant constitué par de l'acier inoxydable et possédant une longueur de 35 mm, une largeur de 25 mm et une épaisseur de 0,5 mm ; et un bottier en aluminium possédant une profondeur de 10 mm. Comme représenté dans la figure 7, la température superficielle de l'élément rayonnant 35 varie lorsque la pression exercée sur la thermistance 29, par le ressort à lame 27, varie. Cependant, même lorsque l'on utilise des ressorts à lame possédant la méme constante d'élasticité et les mêmes dimensions, la pression exercée sur la thermistance varie dans une large gamme en raisons des variations de dimensions d'autres composants associés. Cependant, suivant l'invention, la vis de réglage 23 permet de régler avec précision la surface superficielle de l'élément rayonnant 35, mEme lorsqu'il apparat des variations de dimensions des différents composants. En outre, la pression exercée sur la thermistance 29 peut etre diminuée à l'aide de la vis de réglage 23, de sorte que le choc de courant peut titre réduit, puis la vis de réglage 23 peut être tournée d'un angle qui peut entre lu, à 1' aide d'une échelle graduée (non représentée), ce qui permet d'amener la température superficielle de l'élément rayonnant à une valeur souhaitée. R EV E N D IC AT ION S 1 - Elément de chauffage à température constante, caractérisé par le fait qu' il comporte une thermistance possédant un coefficient de température positif et dont les électrodes, formées sur la majeure partie de cette thermistance, sont pressées contre une plaque rayonnante, par des moyens élastiques exerçant une pression. 2 - Elément suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens élastiques exerçant une pression comportent une borne d'entrée qui en fait partie intégrante. 3 - Elément suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une vis de réglage s'étend à travers une ouverture centrale ménagée dans le fond d'un bottier de l'élément de chauffage, de façon à déplacer lesdits moyens élastiques exerçant une pression, ce qui permet de régler la pression exercée sur la thermistance. 4 - Elément de chauffage à température constante, caractérisé par le fait qu' il comporte une thermistance possédant un coefficient de température positif et des électrodes ménagées sur la majeure partie de cette thermistance, ainsi qu'un varistor comportant des électrodes ménagées sur la majeure partie de cette surface, la thermistanoe et le varistor étant disposés l'un sur l'autre à l'intérieur d'un bottier comportant un fond et constitué par un matériau isolant résistant à la chaleur, de manière que la thermistance soit disposée du cOté de l'extrémité ouverte et du bottier tandis que la thermistance est disposée du ctté du fond de ce bottier, une plaque rayonnante étant fixée sur ledit bottier à l'opposé de la thermistance, de façon à recouvrir ladite extrémité ouverte du bottier. 5 - Elément suivant la revendication 4, caractérisé par le fait qu'une borne élastique est interposée entre le fond du bottier et l'électrode du varistor qui est opposée à la thermistance, de façon à pouvoir appuyer ladite thermistance contre la plaque rayonnante par l'intermédiaire du varistor, sous l'action de ladite borne élastique, une feuille isolante et l'autre borne étant interposée entre la thermistance et la plaque rayonnante. 6 - Elément suivant la revendication 5, caractérisé par le fait qu'une borne en forme de plaque est mise en contact intime avec l'électrode de la thermistance opposée au varistor et qu'une feuille isolante résistant à la chaleur est interposée en tre ladite borne en forme de plaque et ladite plaque rayonnante.