Brevet FR2418421A1 — publié le 19790921

La présente invention concerne un générateur d'air chaud, comportant un programmateur de chauffe, susceptible d'être utilisé au sein d'installations de chauffage de locaux domestiques, publics ou industriels. On connait déjà des générateurs d'air chaud, comportant une turbine pour assurer la pulsation d'air réchauffé par une batterie de chauffe constituée d'au moins une résistance électrique, mais les générateurs de ce type, utilisés pour le chauffage de locaux domestiques, sont connus pour être de gros consommateurs d'énergie électrique, et sont donc d'une utilisation coûteuse, alors que ceux que l'on retrouve au sein d'installations industrielles de chauffage peuvent être équipés de systèmes sophistiqués de régulation, permettant de réaliser des économies d'énergie, mais présentent l'inconvénient d'être très onéreux à l'achat, d'une installation délicate, nécessitant d'importants travaux, et souvent encombrants. Le but que l'on se propose d'atteindre, par la présente invention, est de concevoir un générateur d'air chaud présentant les avantages d'installations comportant une régulation, et qui soit simultanément d'un coût abordable, peu encombrant, d'une installation et d'une utilisation aisées. A cet effet, le générateur d'air chaud selon l'invention se caractérise en ce que l'énergie consommée par la batterie de chauffe lui est délivrée par un variateur de puissance, piloté par un programmateur de chauffe comprenant un séquenceur de température, constitué sous la forme d'un séquenceur pas à pas à plusieurs seuils de température à défilement successif, modifiant le signal provenant d'une sonde de température ambiante pour élaborer un ordre de pilotage du variateur de puissance, le défilement successif des seuils du séquenceur pas à pas étant automatiquement commandé par un générateur d'impulsions, déclenché par une horloge, à des instants prédéterminés.De plus, la valeur de chacun des seuils de température du séquenceur pas à pas peut être choisie indépendamment des autres seuils, au moyen d'un potentiomètre, de sorte qu'en fonction d'une programmation définie par l'utilisateur, c'est-à- dire après le choix de la valeur des seuils de température et des instants à partir desquels l'utilisateur désire que ces seuils soient considérés comme représentant la température am biante souhaitée, le programmateur de chauffe puisse convenablement doser les quantités d'énergie dépensées par la batterie de chauffe du générateur pour assurer le chauffage de l'air et donc des locaux, aux niveaux de température souhaités, durant les différentes périodes d'un certain intervalle de temps, par exemple d'un jour, correspondant à l'absence de toutepersonne dans les locaux, au sommeil des locataires ou à leur présence éveillée dans les locaux, etc. Pour permettre à l'utilisateur d'obtenir, à n'importe quel moment en cours de déroulement du programme, une température ambiante de son choix, sans modifier le programme qui a été composé, la sonde de température ambiante est munie d'une commande manuelle permettant de substituer aux différents seuils de température du séquenceur pas à pas, un seuil supplémentaire dont la valeur peut etre choisie indépendamment des seuils du séquenceur, au moyen d'un potentiomètre. Avantageusement, le variateur de puissance est un régulateur électronique à action proportionnelle, de tout type connu, jouant le role d'une vanne pour le courant d'alimentation de la batterie de chauffe, de sorte que le dosage des quantités d'énergie consommées par cette dernière s'effectue de façon économique. Afin de limiter l'amplitude des variations de température de l'air réchauffé par la batterie de chauffe, la vitesse de rotation de la turbine est commandée en fonction du signal provenant d'une première sonde, interne au générateur, mesurant la température de l'air réchauffé par la batterie de chauffe. Pour des raisons de sécurité, le variateur de puissance est alimenté en puissance à partir d'un disjoncteur général de protection, lequel alimente également le séquenceur de température, l'horloge et le générateur d'impulsions, ainsi que la première sonde, commandant la vitesse de rotation de la turbine. Selon une autre caractéristique de l'invention, le disjoncteur général de protection est du type magnéto-thermique, muni d'une commande manuelle, et automatiquement déclenché par une seconde sonde, interne au générateur, détectant le dépassement d'un seuil de température maximale admissible de l'air réchauffé par la batterie de chauffe. Dans une forme préférée de réalisation, assurant une bonne compacité au générateur d'air chaud selon l'invention, ce dernier comprend un caisson d'aspiration, renfermant la turbine et le variateur de puissance, adjacent à un caisson divisé comprenant, d'une part, un bloc d'alimentation et de programmation, renfermant des bornes de raccordement électrique et le programmateur de chauffe, dont l'horloge et les potentiomètres de réglage des seuils sont accessibles sur une face apparente du bloc d'alimentation et de programmation, le caisson divisé comprenant, d'autre part, un tunnel de chauffe renfermant la batterie de chauffe, dont l'entrée débouche dans le caisson d'aspiration, et dont la sortie débouche dans un caisson de sortie, la première etla seconde sondeinterne au générateur, qui, respectivement, mesure la température de l'air réchauffé par la batterie de chauffe et détecte le dépassement d'un seuil de température maximale admissible pour cet air, étant disposées au niveau de la sortie du tunnel de chauffe, et le disjoncteur général de protection étant disposé dans le bloc d'alimentation et de programmation, de sorte que sa commande manuelle soit accessible sur la face apparente de ce bloc recevant l'horloge et les potentiomètres de réglage des seuils. En outre, le caisson d'aspiration et le caisson de sortie sont, de préférence, équipés, le premier d'un filtre à air amovible, et, le second, d'une plaque amovible munie de buses de raccordement pour des gaines de distribution d'air chaud. Le générateur, selon l'invention peut comprendre également un humidificateur automatique, constitué d'un contrôleur d'hygrométrie, disposé dans le caisson d'aspiration, et commandant le fonctionnement d'un brumisateur disposé dans le caisson de sortie, et recevant de l'eau à partir d'une prise d'alimentation en eau de ville, disposée dans le bloc d'alimentation et de programmation. La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple particulier de réalisation qui sera à présent décrit, à titre non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles - la figure 1 représente un schéma-blocs d'un générateur d'air chaud comportant un programmateur de chauffe, selon l'invention, - la figure 2 représente, en vue éclatée, le caisson d'aspiration du générateur d'air chaud selon la figure 7, et la figure 3 représente, en vue partiellement éclatée, le caisson divisé et le caisson de sortie5 associés au caisson d'aspfration selon la figure 2 pour constituer le générateur d'air chaud. En référence à la figure 1, le générateur d'air chaud comprend une turbine 1 pulsant de l'air vers une batterie de chauffe 2, assurant le chauffage de l'air qui sera ensuite distribué dans les différents locaux à chauffer. La batterie de chauffe 2, constituée de résistances électriques blindées, est alimentée par un variateur de puissance 3 réalisé sous la forme d'un régulateur électronique à action proportionnelle, de type connu, par exemple à thyristors, constituant une vanne pour le courant d'alimentation de la batterie de chauffe et déterminant le rythme de chauffe de cette dernière. Le variateur de puissance 3 est lui-même piloté par un programmateur de chauffe 4, lequel comprend un séquenceur de température 5, un générateur d'impulsions 6 et une horloge électrique 7, et est associé à une sonde de température ambiante 8.La sondez comporte une thermistance 9 montée en série avec une résistance réglable au moyen d'un potentiomètre 10 positionné pour correspondre à un premier seuil de température, qui sera par exemple la valeur inférieure de la température désirée dans les locaux.La sonde est également équipée d'un commutateur à commands manuelle Il permettant de passer d'un régime de chauffe commandé automatiquement par le séquenceur 5, comme il sera expliqué ci-après, à un régime de chauffe commandé manuellement par l'utilisateur, lequel choisira, au moyen du potentiomètre de la résistance réglable 12 sur la ligne de commande manuelle 13, un nouveau seuil de température qu'il souhaite obtenir dans les locaux, une petite lampe té moIn 14, portée par la sonde 8, étant allumée lorsque le commu auteur 11 est placé sur la position manuelle. Sur la position automatique, le commutateur il transmet le signal provenant de la sonde 8 au séquenceur de température 5 lequel est constitué sous la forme d'un séquenceur pas à pas, à quatre seuils de température à défilement successif, modifiant le signal provenant de la sonde 8 pour élaborer l'ordre de pilotage du variateur de puissance 3. Ce séquenceur pas à pas 5 comporte quatre lignes montées en parallèle, munies chacune d'un interrupteur, et susceptibles de recevoir le signal provenant de la sonde 8, que l'une des lignes, 15, transmet sans modification au variateur de puissance 3 lorsque son interrupteur 16 est fermé, les trois autres lignes 17, 19 et 21 transmettant, au variateur de puissance 3, lorsque leurs interrupteurs respectifs 18, 20 ou 22 sont fermés, des ordres de pilotage correspondant à une modification du signal provenant de la sonde 8, en fonction des positions données par l'utilisateur aux potentiomètres de commande des résistances réglables 23, 24 et 25. Ces réglages des résistances 23, 24 et 25 correspondent à trois autres seuils de température, qui peuvent etre choisis indépendamment les uns des autres. A un instant donné, seul l'un des interrupteurs 16, 18, 20 et 22 est fermé, les trois autres étant ouverts. Le séquenceur pas à pas 5 est commandé par un générateur d'impulsions 6 de sorte que chaque impulsion reçue provoque l'ouverture de l'interrupteur précédemment fermé et ferme l'un des trois interrupteurs précédemment ouverts, dans un ordre tel que les quatre seuils, celui déterminé par le réglage de la résistance 10 de la sonde 8 et ceux déterminés par le réglage des résistances 23, 24 et 25 du séquenceur 5, défilent successivement. L'émission d'une impulsion est déclenchée par une horloge 7, d'un type connu, chaque fois que l'un des quatre cavaliers disposés sur un disque horaire rotatif vient au contact d'un repère fixe. L'utilisateur peut ainsi programmer selon ses désirs le chauffage des locaux. Par exemple, dans le cas de locaux d'habitation, il peut régler les résistances 10, 23, 24 et 25 pour obtenir des seuils de température de 12 C, 19 C, 150C et 200C, respectivement, et disposer quatre cavaliers sur le disque horaire rotatif de l'horloge 7 pour obtenir des impulsions à 17 H.30, 22 H., 5 H. et 8 H., de sorte qu'il règnera une température de 120C entre 8 H. et 17 H.30, c'est-à-dire pendant l'absence de l'utilisateur, la température remontant à 190C à partir de 17 H.30 jusqu'à 22 H., pour retomber à 150C entre 22 H. et 5 H. pendant le sommeil des occupants des locaux, et remonter ensuite à 20oC à partir de 5 H., pour permettre un réveil dans une ambiance confortable. Si, en raison d'une présence ou d'une absence prolongée, une température différente est souhaitée, l'utilisateur bascule le commutateur 71 de la sonde d'ambiance 8 en position manuelle et choisit le seuil de température qu'il désire au moyen du potentiomètre de la résistance réglable 12, sans modifier la programmation préalablement composée et sans perturber le défilement des seuils du séquenceur 5, de sorte que par simple retour en position automatique du commutateur 11 de la sonde 8, le programme de chauffe reprend, sans décalage dans le temps.Les ordres de pilotage ainsi délivrés par le séquenceur pas à pas 5 au variateur de puissance 3 permettent à ce dernier de communiquer avec précision et rapidité à la batterie de chauffe 2 la quantité exacte d'énergie nécessaire à cette dernière pour que la température de l'air ambiant soit maintenue autour du seuil considéré à l'instant donné. Afin de limiter l'amplitude des variations de la température de l'air réchauffé par la batterie de chauffe 2, on peut utiliser une turbine 1 à deux vitesses de rotation, qui tournera à la vitesse supérieure dès que la température de l'air réchauffé atteindra par exemple 450C, ce qui sera détecté par une sonde 26 de çommande de la vitesse de rotation de la turbine 1. Pour des raisons de sécurité, le variateur de puissance 3, le séquenceur de température 5, le générateur d'impulsions 6, l'horloge électrique 7, la sonde d'ambiance 8 ainsi que la sonde 26 et la turbine 1 sont alimentés à partir d'un disjoncteur général de protection 27, du type magnétothermique, muni d'une commande manuelle de réarmement, et coupant automatiquement l'alimentation lorsqu'une sonde de sécurité 28 détecte le dépassement d'un seuil de température maximale admissible pour l'air réchauffé par la batterie de chauffe, par exemple 800C, ce qui fait simultanément retentir une sonnerie d'alarme. En référence aux figures 2 et 3, le générateur d'air chaud comprend un caisson d'aspiration 29, de forme parallelépipédique, dont une face ouverte, équipée d'un filtre à air amovible 55, susceptible d'etre dépoussiéré et lavé, constitue l'entrée du générateur. k l'intérieur du caisson d'aspiration 29 sont disposés la turbine 1 et le variateur de puissance 3.Ce dernier, qui s'échauffe en fonctionnement, est ainsi ventilé par le courant d'air aspiré par la turbine 1, sans perte énergétique puisque cette chaleur est récupérée par l'air de chauffage des locaux que la turbine 1 pulse au travers de la sortie 30 du caisson d'aspiration vers l'entrée d'un canal de chauffe 32, dans lequel sont disposées les résistances électriques blindées constituant la batterie de chauffe 2, d'un caisson divisé 31 comprenant également un bloc d'alimentation et de programmation 33. Au niveau de la sortie du canal de chauffe 32, qui débouche dans un caisson de sortie 34, sont disposées les deux sondes de température 26 et 28, dont la première, d'un type connu, par exemple constituée d'un bilame de dilatation, commande la vitesse de rotation-de la turbine 1 en fonction de la température de l'air réchauffé par la batterie de chauffe 2, et dont la seconde, également d'un type connu, par exemple à tension de gaz, déclenche le disjoncteur si la température de cet air réchauffé dépasse un seuil de température maximale admissible, réglable au moyen du potentiomètre 35.Le bloc d'alimentation et de programmation 33 comprend, de son côté, des bornes de raccordement électrique 54 pour l'alimenta- tion générale du dispositif, le disjoncteur général de protection 27 et le programmateur de chauffe 4, avec son horloge électrique 7, son générateur d'impulsions 6, et dont le séquenceur pas à pas de température 5 est réalisé sous la forme d'une carte électronique à circuits imprimés. Sur une face latérale apparente du bloc d'alimentation et de programmation 33 ont été regroupés l'essen- tiel des éléments permettant d'effectuer la programmation : le cadran horaire rotatif 36 de l'horloge 7, sur lequel sont disposés les cavaliers, et les potentiomètres 37, 38, 39 et 40, correspondant respectivement aux résistances réglables 12, 23, 24 et 25, et pour chaque seuil du séquenceur, une lampe témoin à diode 41, 42, 43 et 44, la lampe allumée témoignant du seuil de température pris en considération pour le chauffage. Une diode de visualisation supplémentaire 45 est également prévue pour témoigner du rythme de chauffe commandé par le variateur de puissance 3. De plus, il est également prévu un pous soir 46 d'avance manuel des seuils du séquenceur 5, ainsi qu'un interrupteur 47 d'arret de la sonnerie déclenchée par le disjoncteur 27, dont la commande manuelle de réarmement 48 est accessible sur le même panneau de commande. Enfin, le générateur d'air chaud est équipé d'un humidificateur automatique, constitué d'un controleur d'hygrométrie 49, dispos dans le caisson d'aspiration 29, alimenté à partir du disjoncteur 27 et commandant l'ouverture de la bobine d'une électrovalve de distribution vers un brumisateur 50 disposé dans le caisson de sortie 34 et comprenant une buse d'éjection de l'eau provenant d'un détendeur associé à une arrivée d'eau de ville 51 et disposés dans le bloc d'alimentation et de programmation 33.Afin de permettre l'installation, soit verticale, soit horizontale, du générateur, sans entraîner de problème de raccordement avec d'éventuelles gaines de distribution d'air, le caisson de sortie 34 est munie d'une plaque amovible 52, comportant des buses de raccordement 53, pouvant, selon l'installation, être indifféremment montée sur le dessus ou à l'extrémité du générateur. Les caissons 29 et 34, et le bloc 33 du caisson divisé 31 sont avantageusement revetus intérieurement d'un isolant phonique et thermique. Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de prévoir sur l'horloge 7 un cadran hebdomadaire en plus du cadran horaire 36, de façon à déclencher, aux jours désirés, des impulsions supplémentaires permettant au séquenceur 5 de sauter l'un ou l'autre seuil de température. Un générateur d'air chaud selon l'invention, utilisé pour le chauffage domestique ou pour le chauffage de locaux publics ou industriels, présentent les avantages d'assurer une économie importante d'énergie électrique, du fait du programme de chauffe qui permet, sans altérer le confort, un dosage exact de l'énergie nécessaire au maintien de la température au niveau choisi. Le confort est préservé du fait également de la présence de lth-um dificateur et du filtre ô air. L'air ambiant recyclé plusieurs fois par heure sera débarassé de poussières, fumées et vapeurs, Le générateur est également discret, du fait de son faible encombrement et du faible bruit provenant de la turbine. Pouvant êtr-e installé rapidement et facilement a l'endroit choisi, il ne nécessite aucune surveillance ni maintenance particulière. REVENDICATIONS 1/ Générateur d'air chaud, comportant une turbine de pulsation d'air réchauffé par une batterie de chauffe constituée d'au moins une résistance électrique, caractérisé en ce que l'énergie consommée par la batterie de chauffe lui est délivrée par un variateur de puissance, piloté par un programmateur de chauffe comprenant un séquenceur de température, constitué sous la forme d'un séquenceur pas à pas à plusieurs seuils de température à défilement successif, modifiant le signal provenant d'une sonde de température ambiante pour élaborer un ordre de pilotage du variateur de puissance, le défilement successif des seuils du séquenceur pas à pas étant automatiquement commandé par un générateur d'impulsions, déclen ché par une horloge, à des instants prédéterminés. 2/ Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de chacun des seuils du séquenceur peut être choisie, indépendamment des autres, au moyen d'un potentiomètre. 3/ Générateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la sonde de température ambiante est munie d'une commande manuelle permettant de substituer aux différents seuils de température du séquenceur pas à pas, un seuil supplémentaire dont la valeur peut être choisie indépendamment des seuils du séquenceur, au moyen d'un potentiomètre. 4/ Générateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le variateur de puissance est un régulateur électronique à action proportionnelle, jouant le rôle d'une vanne pour le courant d'alimentation de la batterie de chauffe. 5/ Générateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de la turbine est commandée en fonction du signal provenant d'une première sonde, mesurant la température de l'air réchauffé par la batterie de chauffe. 6/ Générateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le variateur de puissance est alimenté en puissance à partir d'un disjoncteur général de protection, lequel alimente également le séquenceur de température, l'horloge et le générateur d'impulsions, ainsi que la première sonde, commandant la vitesse de rotation de la turbine. 7/ Générateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le disjoncteur général de protection est du type magnéto-thermique, muni d'une commande manuelle et automatiquement déclenché par une seconde sonde, détectant le dépassement d'un seuil de température maximale admissible de l'air réchauffé par la batterie de chauffe. 8/ Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un caisson d'aspiration, renfermant la turbine et le variateur de puissance, adjacent à un caisson divisé comprenant, d'une part, un bloc d'alimentation et de programmation, renfermant des bornes de raccordement électrique et le programmateur de chauffe, dont l'horloge et les potentiomètres ae réglage des seuils sont accessibles sur une face apparente du bloc d'alimentation et de programmation, le caisson divisé comprenant, d'autre part, un tunnel de chauffe renfermant la batterie de chauffe, dont l'entrée débouche dans le caisson d'aspiration, et dont la sortie débouche dans un caisson de sortie. 9/ Générateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le caisson divisé est tel que les première et seconde sondes, mesurant respectivement la température de l'air réchauffé par la batterie de chauffe et détectant le dépassement d'un seuil de température maximale admissible pour cet air, sont disposées au niveau de la sortie du tunnel de chauffe, et que le disjoncteur général de protection est disposé dans le bloc d'alimentation et de programmation, de sorte que sa commande manuelle est accessible sur la face apparente de ce bloc recevant lthorloge et les potentiomètres de réglage des seuils, le caisson d'aspiration étant équipé d'un filtre à air amovible, et le caisson de sortie comportant une plaque amovible munie de buses de raccordement pour des gaines de distribution d'air. 10/ Générateur selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un humidificateur automatique, constitué d'un contrôleur d'hygrométrie disposé dans le caisson d'aspiration et commandant le fonctionnement d'un brumisateur disposé dans le caisson de sortie et recevant de l'eau ô partir d'une prise d'alimentation en eau de ville disposée dans le bloc d'alimentation et de programmation.