Brevet FR2677439A1 — publié le 19921211

PROCEDE DE REGULATION THERMIQUE D'UN APPAREIL DE CHAUFFAGE ET DISPOSITIF DE COMMANDE A DISTANCE PERMETTANT DE LE METTRE EN OEUVRE La présente invention a trait aux appareils de chauffage éLectrique à air pulsé, et concerne plus particulièrement un procédé de régulation thermique adapté à ce type d'appareil et permettant de maintenir la chaleur à un degré uniforme, dans un milieu ambiant où est installé ledit radiateur. D'une manière générale, il existe deux grandes catégories d'appareils de chauffage électrique. La première catégorie, repose sur le principe d'une résistance électrique s'élevant en température sous l'effet d'un courant électrique la traversant. Par convection naturelle ou forcée à l'aide d'un organe de ventilation, l'air ambiant se réchauffe au contact de ladite résistance échauffée. La régulation thermique de ce type d'appareil, appelé plus communément convecteur électrique, est généralement assurée par un thermostat électrique. Ce dernier est un dispositif qui permet de maintenir une température constante dans une enceinte fermée, en interrompant la production d'air chaud par l'appareil quand une limite supérieure de température est atteinte et en la rétablissant pour une limite inférieure.Cette interruption de production de chaleur, est obtenue en coupant l'alimentation électrique de la résistance chauffante et, éventuellement dans le cas d'une ventilation forcée, l'alimentation en énergie du dispositif mécanique d'entrainement moteur de l'organe de ventilation. L'autre catégorie d'appareils de chauffage, appelés plus communément accumulateurs électriques, repose sur le principe d'une masse de briques réfractaires, entourée d'une résistance électrique qui permet, pendant une première période dite de stockage (de préférence de nuit), d'emmagasiner des calories pour les restituer pendant une deuxième période dite d'utilisation (de préference de jour) au moyen d'un organe de ventilation électrique pulsant de l'air à travers la masse desdites briques réfractaires La régulation thermique de ces accumulateurs électriques est généralement assurée par un thermostat électrique en tout ou rien qui, coupe ou rétablit l'alimentation électrique du dispositif mécanique d'entraînement moteur dudit organe de ventilation. Quelle que soit la catégorie d'appareils de chauffage électrique, convecteur ou accumulateur, le procédé de régulation thermique mis en oeuvre fonctionne sur le principe du tout ou rien, dans lequel le maintien du degré de température d'un milieu ambiant est corrélativement lié au temps de production de chaleur dudit appareil de chauffage. Partant de cet état de fait, le demandeur a donc imaginé un nouveau procédé de régulation thermique d'un appareil de chauffage électrique fonctionnant sur le principe d'un courant d'air pulsé mécaniquement par un organe de ventilation, à travers des éléments chauffants. Suivant l'invention, ce procédé de régulation thermique consiste à assujettir la variation de température de l'air ambiant à une variation du débit d'air pulsé à travers lesdits éléments chauffants. Ainsi, selon le dégré de température mesuré dans l'air ambiant, le volume d'air par unité de temps qui est pulsé à travers les éléments chauffants, est plus ou moins important. Le volume d'air chauffé nécessaire pour maintenir l'équilibre thermique de l'air ambiant ne sera donc plus proportionnel au temps de production d'air chaud fourni par l'appareil de chauffage mais à la quantité de masse d'air chaud produite par unité de temps.Un grand avantage de ce procédé de l'invention réside dans le fait que la régulation thermique est obtenue par une modulation en temps réel de la quantité de chaleur délivrée, en fonction des variations du degré de température de l'air ambiant. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la variation du débit d'air pulsé à travers lesdits éléments chauffants est obtenue par une variation du débit d'air produit par le susdit organe de ventilation. Il en découle donc que la variation de température de l'air ambiant est assujettie à la variation du débit d'air produit par le susdit organe de ventilation. Dès lors, la régulation thermique de l'appareil de chauffage électrique de l'invention permet donc d'obtenir une température constante de l'air ambiant, uniquement par une diminution de la quantité de production d'air par le susdit organe de ventilation quand une limite supérieure de la température est atteinte et par une réduction pour une limite inférieure de ladite température.Cette variation du débit d'air produit par le susdit organe de ventilation étant en corrélation directe avec la variation du débit d'air chaud pulsé à travers lesdits éléments chauffants, il s'ensuit un équilibre thermique de l'air ambiant. L'élévation et/ou la diminution de température décelée par un thermostat ou tout autre moyen équivalent de détection, conditionne alors le débit d'air produit par le susdit organe de ventilation. Dans le cas où le susdit organe de ventilation est constitué par des hélices assurant, de par leur rotation, la production d'un courant d'air, la variation du débit d'air produit en sortie de L'organe de ventilation est commandée par une variation du courant d'alimentation du moteur d'entraînement en rotation des hélices. Ainsi, le degré de température de l'air ambiant agit directement sur la vitesse de rotation des hélices du susdit ventilateur, vitesse qui est proportionnelle au débit d'air produit en sortie de L'organe de ventilation. Le procédé de régulation thermique de l'invention est particulièrement indiqué pour les appareils de chauffage électrique basés sur le principe d'un courant d'air pulsé mécaniquement par un organe de ventilation à hélices à travers des éléments chauffants constitués par des semi-conducteurs à coefficient de température positif. Avec ces éléments chauffants semi-conducteurs à coefficient de température positif, l'application du procédé de l'invention définit alors une autorégulation thermique qui, outre le fait d'établir une stabilité de la consommation d'énergie, assure un équilibre de l'état hygrométrique de l'air ambiant.En effet, la résistance des éléments chauffants offre une valeur proportionnelle à son élévation de température de telle sorte que l'écart entre les températures des éléments chauffants et de l'air recyclé dans l'appareil de chauffage tend à diminuer optimisant d'une part, la consommation moyenne stabilisée pour alimenter lesdits éléments chauffants et stabilisant d'autre part, le débit moyen d'air chaud en sortie de l'organe de ventilation pour éviter la création de turbulences aérauliques. L'invention venant d'être exposée ci-dessus dans sa forme la plus élémentaire, d'autres caractéristiques et d'autres avantages en ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit, donnant à titre d'exmple non limitatif et en regard du dessin annexé, un mode de réalisation d'un appareil de chauffage électrique mettant en oeuvre le procédé de régulation thermique de l'invention. La- figure portée par ce dessin est un schéma électrique illustrant le fonctionnement d'un tel appareil de chauffage. L'appareil de chauffage électrique sur lequel est adapté le schéma de câblage représenté sur ce dessin, est du type de ce lui comportant des éléments chauffants semi-conducteurs 1 à coefficient de température positif, aux bornes desquels est appliquée une tension alternative du réseau de distribution d'énergie électrique de telle sorte que ces éléments chauffants semi-conducteurs 1 s'élévent en température sous l'effet du courant les traversant. Un organe de ventilation 2, comprenant des hélices 2a animées d'un mouvement de rotation (flèche R), assure un brassage d'un volume d'air du milieu ambiant admis en entrée (symbolisé par la flèche blanche Cl) pour fournir en sortie un courant d'air forcé (symbolisé par la flèche blanche C2). Ce courant d'air forcé C2 est canalisé pour traverser lesdits éléments chauffants 1 afin de les refroidir et d'évacuer la chaleur emmagasinée, sous la forme d'un courant d'air chaud (symbolisé par la fléche noire C3) en sortie desdits éléments chauffants 1, dans le milieu ambiant dont on désire élever la température. L'entraînement en rotation R des hélices 2a est donné par L'arbre de sortie 2b d'un moteur électrique 2c, alimenté en parallèle avec les éléments chauffants 1, via un dispositif de contrôle de ventilation 3 asservi à la variation de température de l'air ambiant. En effet, ce dispositif de contrôle 3 a pour objet de moduler la vitesse de rotation R de L'arbre de sortie 2b du moteur 2c et, par voie de conséquence, La vitesse de rotation R des hélices 2a, en fonction du degré de température qu'il décèle à l'aide d'un détecteur 4 convenablement placé dans le milieu ambiant.Ainsi, en fonction de la température décelée dans l'air ambiant, le dispositif de contrôle 3 assure une modulation du débit d'air C2 à travers les éléments chauffants 1 de manière à offrir une régulation thermique du recyclage de l'air ambiant tel qu'évoqué au début du présent mémoire. De plus, le coeficient de température positif offert par les semi-conducteurs desdits éléments chauffants 1 assure une auto-régulation thermique du processus de chauffage tant sur la stabilité de la consommation en énergie que sur celle des propriétés physico-chimiques (hygrométrie en autres) de l'air ainsi traité. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le détecteur de température 4 et le dispositif de contrôle 3 sont associés aux deux organes d'un ensemble émetteur-récepteur. Ainsi, le détecteur 4 et son organe associé (de préférence l'émetteur) sera capable d'émettre à distance un signal correspondant au degré de température décelé et qui sera capté par l'autre organe (de préférence le récepteur) pour le transformer en un signal électrique qui sera interprété par le dispositif de contrôle 3 y associé.On comprend l'intérêt de cette commande à distance du procédé d'autorégulation thermique d'un appareil de chauffage qui permettra notamment de modifier l'emplacement du détecteur, sans altérer l'infrastructure de l'installation En outre, il est possible de prévoir à partir de cet émetteur associé au détecteur de température, une commande manuelle du dispositif de contrôle 3, indépendante dudit détecteur afin que l'utilisateur puisse moduler à distance le débit d'air chaud C3. On comprend que l'invention, qui vient d'être ci-dessus décrite et représentée, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à L'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs Légendes est ci-apres énumérée. 1 . .. Eléments chauffants semi-conducteurs, 2.... . .. . . . Organe de ventilation, 2a . Hélices, 2b. . . Arbre de sortie, 2c.; . . . Moteur d'entraînement, 3 .. Dispositif de contrôle de ventilation, 4 . . Détecteur de température, FLECHE Cl .. Courant d'air en entrée des hélices 2a, FLECHE C2 ... . Courant d'air en sortie des hélices 2a, FLECHE C3 . . .. . Courant d'air chaud en sortie des éléments chauffants 1, FLECHE R . .. Mouvement de rotation de L'arbre de sortie 2b. REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation thermique d'un appareil de chauffage électrique basé sur le principe d'un courant d'air (C2) pulsé mécaniquement par un organe de ventilation (2) å travers des éléments chauffants (1), CARACTERISE EN CE QU'iL consiste à assujettir le variation de température de l'air ambiant à une variation du débit d'air chaud pulsé (C3) à travers les susdits éléments chauffants (1). 2. Procédé de régulation selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QUE La variation du débit d'air pulsé (C3) à travers lesdits éléments chauffants (1) est obtenue par une variation du débit d'air (C2) produit par le susdit organe de ventilation (2). 3. Procédé de régulation selon les revendications 1 et 2, dans lequel le susdit organe de ventilation (2) est constitué par des hélices (2a) assurant, de par leur rotation (flèche R), la production forcée d'un courant d'air (C2), CARACTERISE EN CE QUE la variation du débit d'air (C2) produit en sortie du susdit organe de ventilation (2, est commandée par une variation du courant d'alimentation du moteur (2c) d'entraînement en rotation des hélices (2a) du susdit organe de ventilation (2). 4. Procédé de régulation selon les revendications 1, 2 et 3, dans lequel les susdits éléments chauffants (1) sont constitués par des semi-conducteurs à coefficient de température positif, CARACTERISE EN CE QUE le moteur (2c) d'entraînement rotatif du susdit organe de ventilation (2) est alimenté en parallèle avec les plaques conductives des susdits éléments chauffants semi-conducteurs (1), par le même courant électrique, via un dispositif de contrôle de ventilation (3) asservi à un détecteur de variation de température de l'air ambiant. 5. Dispositif de commande à distance permettant de mettre en oeuvre le procédé de régulation selon les revendications 1 à 4 prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit détecteur de température (4) et le susdit dispositif de contrôle (3) sont associés aux deux organes d'un ensemble émetteur-récepteur capable d'émettre à distance à partir du détecteur (3) un signal correspondant au degré de température pour être ensuite interprété par Le dispositif de contrôle (3). 6 Dispositif selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit émetteur comporte une commande manuelle du dispositif de contrôle (3), indépendante dudit détecteur de température (4) auquel il est associé, afin que l'utilisateur puisse moduler à distance le débit d'air chaud (C3).