Brevet FR2595530A1 — publié le 19870911

La présente invention est relative aux convecteurs électriques de chauffage et se rapporte plus particulièrement aux thermostats équipant les convecteurs. Les convecteurs électriques de chauffage doivent d'une part répondre aux exigences de sécu- rité et d'autre part satisfaire à deux critères de bon fonctionnement: - un faible différentiel'de température me- surè dans la pièce chauffée, lors d'une succession de cycles de régulation; - une faible dérive, assurant l'indépendance ue la température dans la pièce chauffée vis à vis de ia puissance moyenne nécessaire ou encore de la tempé- ture extérieure. Pour assurer la régulation les convecteurs comportent un thermostat. Celui-ci peut être électro- nique ou mécanique. Les thermostats mécaniques, moins onéreux sont de types a bilame ou a action d'un fluide (ten- sion de vapeur ou dilatation d'un liquide). Les thermostats a action de fluide compor- tent un volume de fluide sous forme soit d'un bulbe soit d'un tube capillaire. Un thermostat est caractérisé par son diffé- rentiel statique de température mesuré lorsque le mi- lieu qui l'environne est immobile. Le "différentiel" dynamique du convecteur est celui mesuré dans des conditions normalisées, au milieu de la pièce chauffée. Il est bien évidemment différent du diffé- rentiel statique. Cependant, il varie dans le même sens que celui-ci. L'élément sensible du thermostat, s'il n'est influencé que par '1 air froid entrant au bas du con- vecteur, met très longtemps a détecter une élévation de température dans la pièce. Pour obtenir que le différentiel d'un con- vecteur soit de l'ordre de 2 ou moins, un procédé connu consiste a accélérer artificiellement l'élément sensible du thermostat à l'aide d'une petite résistan- ce de chauffage branchée en parallèle avec la résis- tance de chauffage principale. Ce procédé appelé procédé d'accélération simple présente l'inconvénient de provoquer une dérive importante car le thermostat n'est plus sensible à la température d'entrée d'air. D'autres procédés connus, dits d'accéléra- tion compensée consistent a utiliser deux résistances auxiliaires influençant le thermostat, l'une en paral- lèle avec la résistance principale, l'autre alimentée en permanence. L'une ou l'autre de ces résistances peut être une thermistance assurant une différence de tem- pérature importante entre l'élément sensible du ther- mostat et l'air entrant dans le convecteur. Un tel procédé présente l'inconvénient d'une sensibilité insuffisante a la température de l'air en- trant. Alnsi, lors d'une première chauffe dans un local froid, la montée en température se fait par pa- liers, avec des arrêts prématurés. - Par ailleurs, lorsqu'un différentiel de con- vecteur très faible (inférieur a O,5 K) est souhaité, la mise en oeuvre d'un procédé compensé nécessite l'emploi d'un thermostat ayant un différentiel statl- que très faible, imcompatible avec la technique ordi- naire des thermostats mécaniques. Par conséquent, un réglage spécial entre contacts du thermostat, de la tension du ressort de celui-ci, etc, est rendu nécessaire, ce qui accroit le coût et entraine des risques de non-qualité des appa- S reils de ce type. L'invention vise à remédier aux inconvé-- nients des thermostats compensés de la technique anté- rieure en créant un ensemble de thermostat qui, tout en étant de construction très simple permette d'assu- rer a un convecteur dans lequel il est monté un bon différentiel dynamique et une faible dérive. Elle a donc pour objet un ensemble de ther- mostat compensé comprenant un thermostat pourvu d'un élément sensible destiné a être placé à proximité de la résistance de chauffage d'un convecteur électrique, caractérisé en ce que ledit élément sensible comporte une première partie placée dans un premier espace en relation directe de rayonnement avec la résistance chauffante et une seconde partie placée dans un second espace contigu au premier et séparé de celui- ci par une cloison, ledit second espace constituant une cheminée et étant pourvu de moyens de mise en circula- tion de l'air froid ambiant et en ce qu'il est prévu des moyens d'actionnement desdits moyens de mise en circulation de l'air dans le second espace pendant les périodes d'interruption de l'alimentation de la résis- tance de chauffage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 est une vue schématique en éléva- tion de l'ensemble de thermostat compensé suivant 1'invention; - la Fig.2 est une vue en perspective écla- tee d'u'n boitier qui entre dans la construction de l'ensemble de thermostat de la Fig.1: et - la Fig.3 est une vue en perspective d'une partie d'un convecteur électrique montrant l'emplace- ment du thermostat compense suivant l'invention. L'ensemble de thermostat représente a la Fig.1 est considéré comme étant appliqué a un convec- teur électrique comportant une résistance de chauffa- ge 1, a fil nu ou a tube de blindage en acier avec ou sans diffuseur, ledit diffuseur pouvant être en alu- minium ou autre materiau. La résistance de chauffage 1 est disposée dans une enceinte 2 délimitée par des parois 3. La paroi inferieure 4 formant grille est pourvue d'orifices 4a d'admission dans l'enceinte de l'air froid se trouvant dans la partie proche du sol d'une pièce a chauffer. A l'interieur de l'enceinte 2 est disposé un boitier 5 en matière isolante, par exemple en matière plastique moulée. Le boitier 5 comporte un compartl- ment 6 dans lequel est monté un thermostat 7 dont l'é- lement sensible est par exemple constitue par un tube capillaire 8 helicoLdal et un compartiment 9 pour un interrupteur 10 de connexion du thermostat 7 au sec- teur. Le boitier 5 comporte de plus un comparti- ment 11 comportant une première partie horizontale 12 mise en communication avec l'extérieur par un orifice 13 d'entrée d'air froid et une partie verticale 14 débouchant a l'intérieur de l'enceinte 2 et dans la- quelle est disposée une résistance électrique 15 de faible puissance, typiquement de 3 Watt dont l'échauf- fement est destiné a engendrer un appel d'air froid dans la cheminée ainsi constituée par les parties 12 et 14 du compartiement 11. La paroi extérieure 16 du boitler 5 consti- tue une separation entre l'intérieur du boitier 5 et en particulier son compartiment 11 formant cheminée et le reste de l'enceinte 2. L'élément sensible 8 comporte une première partie 8a placée dans l'enceinte 2 à l'extérieur de la paroi 16 du boitier 5, en relation d'échange thermique par rayonnement avec la résistance de chauffage 1 et une seconde partie 8. disposée dans le compartiement 11 formant cheminée. La résistance électrique 15 de mise en cir- culation de l'air dans le compartiement 11 est connec- tée dans le présent exemple en parallèle sur les bor- nes du thermostat 7. Avantageusement, la première partie 8a de l'élément sensible 8 qui est influencée par le rayon- nement issu de la résistance de chauffage est peinte en noir ou recouverte d'un autre revêtement approprié de façon a favoriser l'absorption du rayonnement et ainsi augmenter l'influence accélératrice. Comme représenté a la Fig.2, le boitier 5 est réalisé en deux demiboitiers 5a et 5b en matière thermoplastique moulée dont l'assemblage est assuré par des crochets élastiques 17 venus de matière. prévus sur les bords formant le plan de joint du demi-boitier Sa avec le demi-boitier 5b, ces crochets coopérant avec des lumières 18 ménagées dans les sur- faces latérales du demi-boitier Sb. Le compartiment 6 de réception du thermostat 7 comporte un trou central 9 pour le passage de la ti- ge de manoeuvre 20 du thermostat. Le compartiment 10 pour l'interrupteur 9 comporte un évidement 21 permettant l'accès au bouton de manoeuvre de l'interrupteur à partir de l'extérieur du boitier. Le compartiment 11 formant cheminée est dé- limité d'une part par la paroi extérieure 16 du boi- tier et d'autre part par une paroi intérieure 22. Des échancrures 23. 24 sont ménagées respectivement dans les portions de parois 11 et 22 du boitier 5a afin de permettre le passage de l'extrémité de l'1élément sen- sible 8 reliée au thermostat 7. Le demi-boitier 5. forme couvercle et com-. porte une première partie 25 destinée à recouvrir les compartiment 6 et 10 de réception du thermostat 7 et de l'interrupteur 9 et une seconde partie 26 complé- tant le compartiment 11 formant cheminée. La paroi extérieure du demi-boitier 5b qui délimite ce compar- timent 11 comporte une découpe 27a complétée par une découpe correspondante 27b ménagée dans le demi-boi- tier 5a. Ces deux découpes forment lorsque le boitier est assemblé un logement pour une plaque non repré- sentee d'assemblage des extrémités de la résistance de chauffage 1 au boîtier. Dans le mode de réalisation représenté a la Fig.2, le demi-boîtier formant couvercle comporte une partie rentrante 28 adaptée a la forme de la paroi du convecteur et permettant le montage du boîtier dans un angle du convecteur, de la manière représentée à la Fig.3. Le fonctionnement de l'ensemble de thermos- tat qui vient d'être décrit est le suivant. Lorsque la résistance de chauffage 1 est alimentée, une partie importante de la puissance créée par effet Joule dans la résistance, est émise sous forme de rayonnement, la partie restante étant entrai- nee par la convection de l'air en mouvement. La partie 8a de l'élément sensible 8 s'échauffe rapidement par rayonnement, la vitesse d'échauffement étant accélérée par le revêtement de peinture noire prévu sur la par- tie 8a. La résistance de faible puissance 15 qui est en parallele sur bornes du thermostat 7, est court- clrcuité par celui-ci et ne s'échauffe donc pas. Lorsque l'élément sensible 8 est suffisam- ment échauffé pour provoquer la coupure du thermostat 7, la resistance de faible puissance 15 est alors branchée en série avec la résistance principale 1. La répartition des tensions par les valeurs ohmiques res- pectives des deux résistances est telle que la résis- tance 1 n'émet qu'une infime partie de sa puissance nominale typiquement 1/100.000, alors que la résis- tance 15 emet sa puissance nominale. L'échauffement de la résistance de faible puissance 15 provoque un appel d'air par convection dans le compartiment 11 formant cheminée du boitier 6 et de l'air froid entrant par l'orifice d'admission 13 de cette cheminée, provoque par contact avec la par- tie 8b de l'élément sensible 8, un refroidissement ac- celeré de cet élément. La partie horizontale de la cheminee 11 per- met de déporter l'entree d'air 13 le plus loin possi- ble vers l'extérieur du convecteur et donc en dehors de la zone d'influence par rayonnement de la résistan- ce de chauffage 1 au-dessous de la grille d'admission du convecteur 1. L'air admis dans la cheminée 11 est donc plus froid, et l'accélération a l'enclenchement, plus efficace. On voit donc que grace a un tel agencement, les intervalles de temps s'écoulant entre la coupure de la resistance de chauffage 1 et sa realimentation sont considérablement réduits, ce qui permet d'obte- nir avec un thermostat ordinaire, un différentiel dynamique du convecteur nettement amélioré par rapport aux performances des convecteurs classiques. Dans le présent exemple, le thermostat 7 se trouve dans un compartiment 6 du boitier 5 séparé de l'élément sensible. Le compartiment 6 constitue un espace fermé et assure la protection de la tête du thermostat vis a vis des deux influences de radiation et de convection par l'air froid. Par ailleurs, il est également possible d'assurer au thermostat une température constamment supérieure à celle de l'air froid, par exemple en réduisant la section des conducteurs électriques de connexion, ce qui accroit légèrement leur résistance. Il en résulte une meilleure efficacité de l'influence de l'air froid sur la partie 8b de l'élément sensible 8 disposé dans le compartiment 11 formant cheminée. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, les parties 8a et 8b de l'élément sensi- ble 8 sont à peu près de même longueur. L'ensemble de thermostat qui vient d'etre décrit comporte un thermostat à élément sensible ca- pillaire. On comprendra cependant que l'invention s'applique également à des thermostats pourvus d'élé- ments sensibles en forme de bulbe. L'action sur le contact du thermostat peut être exercée par la dilatation d'un liquide ou par l'augmentation de la pression de vapeur saturante d'un équilibre liquide-vapeur. Dans ce dernier cas, l'action est plus rapide et semble constituer la so- lution la plus adaptée à l'invention. Dans le cas d'un thermostat monobloc, à bilame par exemple, il est également possible, selon la construction des thermostats, de disposer l'élément sensible dans les deux espaces définis plus haut. REVENDICATIONS 1. Ensemble de thermostat compensé compre- nant un thermostat pourvu d'un élément sensible (8) destiné a être placé a proximité de la résistance de chauffage (1) d'un convecteur électrique, caractérisé en ce que ledit élément sensible (8) comporte une première partie (8a) placée dans un premier espace (12) en relation directe de rayonnement avec la résistance chauffante (1) et une seconde partie (8b) placée dans un second espace (11) contigu au premier et separé de celuici par une cloison (16), ledit second espace constituant une cheminée et étant pourvu de moyens (15) de mise en circulation de l'air froid ambiant et en ce qu'il est prévu des moyens d'action- nement desdits moyens (15) de mise en circulation de l'air dans le second espace (11) -pendant les périodes d'interruption de l'alimentation de la résistance de chauffage (1). 2. Ensemble de thermostat suivant la reven- dication 1, caractérisée en ce que ladite première partie (8a) de l'élément sensible (8) est recouverte d'un revêtement absorbant le rayonnement de la resis- tance de chauffage (1). 3. Ensemble de thermostat suivant la reven- dication 2, caractérisé en ce que ledit revêtement absorbant le rayonnement est de la peinture noire. 4. Ensemble de thermostat suivant l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en circulation de l'air dans le second espace sont constitués par une résis- tance (15) de faible puissance connectée en parallèle sur les bornes du thermostat (7) et disposée dans ledit second espace (11). 5. Ensemble de thermostat suivant l'une des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que ledit premier espace est constitué par l'enceinte (2) du convecteur dans laquelle est disposée la résistance de chauffage ( 1) tandis que ledit second espace est constitué par un compartiment (11) formant cheminée faisant partie d'un boitier (5) monté dans ladite en- ceinte (2) du convecteur et qui contient par ailleurs le thermostat (7) et l'interrupteur (9), la cloison de séparation entre lesdits premier et second espaces étant constituée par une paroi (16) dudit boîtier. 6. Ensemble de thermostat suivant l'une des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que ledit com- partiment (11) formant cheminée comporte une entrée d'air (13) qui se trouve en dehors de la zone d'in- fluence par rayonnement de ladite résistance de chauf- fage (1). 7. Ensemble de thermostat suivant la reven- dication 5, caractérisé en ce que ledit boîtier (5) comporte outre le compartiment (11), un compartiment (6) pour la tête du thermostat et un compartiment (10) pour l'interrupteur (9). 8. Ensemble de thermostat suivant l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le compar- timent (11) formant cheminée qui constitue ledit se- cond espace comporte un orifice (13) d'admission d'air froid et en ce qu'il est délimité par ladite paroi extérieure (16) du boitier et par une paroi in- térieure (22), des passages (23,24) pour l'élément sensible (8) étant ménagés dans lesdites parois ex- térieure (16) et intérieure (22). 9. Ensemble de thermostat suivant l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que ledit boi- tier (5) est constitué de deux demi-boitiers (5a.5b) en matière thermoplastique moulée maintenus en place par des moyens de fixation (17, 18) compléImentaires respectivement prévus sur les deux demi-boitiers (5a, Sb) et en ce que ledit second espace (11) formant cheminée est formé d'une partie ménagée dans l'un (5a) desdits demi-boitiers et complété par un compartiment (26) ménagé dans l'autre desdits demi-boitiers. 10. Ensemble de thermostat suivant la reven- dication 9. caractérisé en ce que les passages (23, 24) pour l'élément sensible (8) sont constitués par des échancrures ménagées dans les portions de parois intérieure (11) et extérieure (16) de l'un (5a) desdits demi-boitiers (5a.5b). 11. Convecteur électrique, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un ensemble de thermostat suivant l'une des revendications 1 à 10.