Brevet FR2703870A1 — publié le 19941014

L'invention se rapporte principalement au procédé de chauffage à induction d'un radiateur à eau ou à liquide caloporteur en métal ferreux ou non ferreux, et à sa commande à distance à infrarouge inter-actif, et à un appareil comportant un tel dispositif. Il est connu des dispositifs de chauffage pour radiateur à eau ou à liquide caloporteur par résistance électrique, ou bien à circulation d'eau, Un tel dispositif, nécessite dans le premier cas, la présence d'une résistance électrique insérée dans un isolant généralement en céramique pour assurer l'isolation électrique, et recouvert d'un tube en acier inoxydable afin d'obtenir l'étanchéité du système. Le temps de monter en température est relativement long, cela est du au fait que la résistance n'est pas en contact directe avec le liquide pour des raisons de sécurité. Dans les systèmes modernes la régulation étant assurée par un système électronique soit en mode tout ou rien, ou alors en régulation proportionnel. Le dispositif est toujours installé dans le bas du radiateur, et nécessite pour l'utilisateur de se baisser pour accéder aux organes de commande, ce qui peut se révéler très contraignant, voir même impossible pour les personnes âgées, et pour les handicapés. Le deuxième dispositif nécessite une chaudière, un accélérateur pour la circulation de l'eau dans les radiateurs, un vase d'expansion, un réseau de canalisations raccordés à la chaudière et à chaque radiateur. Le thermostat installé sur la chaudière par le constructeur ne donne qu'une valeur moyenne et pas très précise de la température dans les différentes pièces de l'habitation. Pour remédier à cette anomalie, les constructeurs préconisent, la pose sur chaque radiateur d'une vanne thermostatée ainsi qu'une horloge de programmation et un thermostat général bien souvent installé dans la salle à manger, ou dans le salon. Dans les deux cas de figure cité précédemment, une mise à la terre est impérative car en cas de masse électrique, il pourrait se produire de très graves accidents d'électrocution. Pour remédier à ces différents inconvénients énumérés, la présente invention a recours à l'induction électromagnétique, qui se caractérise et se distingue des autres techniques électrothermiques par sa capacité à injecter sans contact de l'énergie thermique dans les matériaux conducteurs de 1' électricité. Les caractéristiques essentielles du chauffage par induction sont -la création de chaleur crée au sein même du matériau à chauffer (très peu de déperdition calorifique la puissance de chauffe restituée est maximale) -la faible inertie thermique (souplesse) -la densité de puissance élevée (rapidité de chauffe) Cette faculté ouvre un champ d'applications très important, inexploité à ce jour dans le domaine du chauffage individuel des particuliers, pour les habitations neuves, réhabilitées ou anciennes. La présente invention repose sur le fait que l'association de la micro-informatique et de l'induction électromagnétique ouvre de nouvelles possibilités. Elle permet un dialogue nouveau entre l'homme et la machine (radiateur ) d'une façon intelligente qui n'existait pas auparavant. L'invention a également pour objet, l'utilisation d'une télécommande munie d'une visualisation à cristaux liquides. Les informations de commande seront transmises vers le radiateur par rayonnement infrarouges, L'utilisateur pourra interroger le dispositif de chauffage afin d'obtenir les informations dont il a besoin tel que : la température du local, les différentes séquences de chauffage rentrées en mémoire etc... L'invention a également pour objet que la télécommande et le dispositif de chauffage seront équipés d'un émetteur et d'un récepteur à infrarouge. L'invention a également pour objet un dispositif de chauffage à induction transistorisé, comportant un inducteur et un dispositif de régulation contrôlant l'intensité, la tension et la fréquence du courant fourni à l'inducteur caractérisé par le fait qu'il comporte deux dispositifs de mesure de température. L'invention a également pour objet un dispositif de mesure de la température du local asservit à une valeur de consigne stockée en mémoire par l'utilisateur, le capteur est avantageusement un capteur au silicium qui présente une échelle linéaire de 10 mv par degré. L'invention a également pour objet un dispositif de mesure de la température du radiateur asservit à une valeur de consigne stockée en mémoire par le constructeur. Le capteur de température est avantageusement une résistance au platine. Toutefois l'utilisation d'autres capteurs de température notamment des diodes à coefficient de température négatif (C T N), des capteurs thermorésistances, des capteurs à coefficient de température positif (C T P), des thermocouples ne sort pas du cadre de la présente invention. L'invention a également pour objet un dispositif de mesure de la température qui aura pour rôle de mettre le système hors fonction, en cas de dépassement des consignes par le système électronique de commande non réarmable par l'utilisateur. L'invention a également pour objet un dispositif de programmation référencé sur une horloge calendrier, pour recevoir les programmes journaliers, hebdomadaires, mensuels. L'invention a également pour objet un dispositif à microprocesseur, il se caractérise par le fait qu'il comporte les étapes suivantes: - il prend en compte la valeur des mesures des températures - il détermine la valeur des courants dans l'inducteur - il fait référence aux programmes journalier inclus dans la mémoire - il reçoit et gère les ordres envoyés par la télécommande - il transmet les informations vers la télécommande L'invention a également pour objet un dispositif de visualisation par diodes électroluminescentes ( L.E.D en terminologie anglo-saxonne ) pour indiquer le programme en cours d'exécution par exemple : chauffage continu, chauffage alterné, hors gel, en veille, etc... L'invention sera mieux comprise au moyen des descriptions ci-après et des dessins annexés donnés comme des exemples non limitatif parmi lesquels les figures (1) et(2) sont des schémas illustrant les inconvénients de l'art antérieur. La figure (3) est un schéma d'un premier exemple de réalisation de la télécommande selon la présente invention. La figure (4) est un schéma d'un deuxième exemple de réalisation de la télécommande selon la présente invention. La figure (5) est un schéma d'un premier exemple de réalisation du dispositif de chauffage à induction selon la présente invention. La figure (6) est un schéma d'un deuxième exemple de réalisation du dispositif de chauffage à induction selon la présente invention. La figure (7) est un schéma d'un troisième exemple de réalisation du dispositif de chauffage à induction selon la présente invention. La figure (8) est un schéma d'un quatrième exemple de réalisation du dispositif de chauffage à induction selon la présente invention. La figure (9) est un schéma du dispositif de chauffage selon la présente invention. La figure (10) est un schéma du dispositif de contrôle et de régulation utilisé dans le cadre de la présente invention. Sur toutes les figures de (1) à (10) les références utilisées indiqueront les mêmes composants. Sur la figure (1), est présenté un radiateur à liquide caloporteur de type connu. Le radiateur comporte une résistance électrique insérée dans de la céramique, recouverte d'un tube inox (1), un bloc de régulation par thermostat d'ambiance (2), un interrupteur bipolaire (arrêt marche), un cordon d'alimentation 2 fils plus terre (3). Le système se trouve placé en moyenne à 20cm du sol, la mesure de température se fait à ce niveau, l'ensemble résistance bloc de régulation radiateur est solidaire, la mesure ne peut être une reproduction fidèle de la température du local. Sur la figure (2), est présenté un schéma simplifié d'une installation de chauffage comprenant des radiateurs à eau, en (4) est représentée la chaudière, en (5) le vase d'expansion, en (6) l'accélérateur, en (7) le réseau de canalisation, en(8) les vannes thermostatées, en (9) l'horloge et le thermostat, en (10) les radiateurs. La régulation au niveau de chaque pièce étant assurée par la vanne thermostatée qui est installée dans le haut du radiateur sur l'arrivée d'eau chaude. Le contrôle de température est assuré par le thermostat installé dans une autre pièce, la mesure ne peut être une reproduction fidèle de la température de chaque pièce mais tout simplement une valeur moyenne de l'ensemble. Sur la figure (3), on peut voir un premier exemple de réalisation de la télécommande selon la présente invention, en (11) est représenté le clavier de commande, en (12) l'affichage à cristaux liquides, en (13) l'émetteur infrarouge, en (14) le récepteur infrarouge. Toutes les fonctions de la télécommande seront gérées par un microcontrôleur. Le programme sera stocké dans une mémoire morte (EPROM), les données seront stockées dans une mémoire vive (RAM), l'alimentation sera réalisée par une batterie rechargeable. Sur la figure (4), on peut voir un deuxième exemple de réalisation de la télécommande selon la présente invention, elle aura la même configuration mais présentée différemment. Sur la figure (5), on peut voir un premier exemple de réalisation du dispositif de chauffage selon la présente invention, en (13) est représentée la diode de l'émetteur infrarouge, en (14) la diode du récepteur infrarouge, en (15) la signalisation hors gel, en (16) chauffage continu, en (17) chauffage alterné, en (18) en veille, de (15) à (18) ces fonctions sont visualisées par des L.E.D. En (19) est représenté l'inducteur, qui parcouru par des courants générera dans le radiateur des courants induits qui par effet joule provoqueront une élévation de température du contenu du radiateur. En (20) est représenté le boîtier, en (21) la carte électronique de commande, en (22) est représenté la résistance au platine qui veillera à ce que la température du radiateur ne dépasse pas les consignes programmées par le constructeur, en (23) une plaque isolante de 3mm d'épaisseur intercalée entre le radiateur et le boîtier. Sur la figure (6), on peut voir un deuxième exemple de réalisation du dispositif de chauffage selon la présente invention, pour les radiateurs (10) ne présentant pas une structure plane à l'arrièrer il est possible de monter le dispositif sur les côtés du radiateur soit à droite ou à gaucher seul le boîtier sera différent l'inducteur et la carte resterons identique. Il est prévu une adaptation de l'inducteur en fonction de la forme du radiateur. Sur la figure (7), on peut voir deux implantations possible du dispositif de chauffage selon la présente invention. Généralement le système sera implanté horizontalement (A) dans le bas du radiateur mais la structure interne du dispositif, (carte électronique, inducteur) permet de le positionner verticalement (B) soit à droite ou à gauche du radiateur. Sur la figure (8), on peut voir un exemple de réalisation du dispositif de chauffage selon la présente invention, le boîtier de forme parallélipèdique (20) l'inducteur (19) la carte électronique (21), une autre disposition de la carte électronique et de l'inducteur ou de la forme du boîtier ne sort pas du cadre de la présente invention. Sur la figure (9), on peut voir un exemple de réalisation du dispositif selon la présente invention pour les radiateurs présentant une structure allongée mais basse par exemple l'implantation de radiateurs au bas de vitrine ou l'on dispose généralement pas plus de 50cm, il est possible de disposer plusieurs dispositifs pour obtenir la puissance désirée et obtenir le meilleur rendement. Sur la figure (10), on peut voir un schéma fonctionnel du dispositif de chauffage selon la présente invention. Le dispositif comporte un microprocesseur (35) connecté au générateur de puissance (34) par deux lignes (24). Le générateur de puissance informe le microprocesseur sur la tension, le courant et la fréquence transmis à l'inducteur par une ligne (25). Le microprocesseur est relié au convertisseur analogique numérique par un bus (28), le convertisseur analogique numérique ( C.A.N ) est relié au capteur résistance au platine (22) qui mesure la température du radiateur, le C.A.N est relié au capteur silicium (29) qui mesure la température du local. Le microprocesseur est relié à un ventilateur interne au système (27), le microprocesseur est relié à l'émetteur infrarouge (13) et au récepteur infrarouge (14). Le microprocesseur est relié au dispositif de visualisation par L.E.D par un bus de quatre fils (30). Il est aussi relié au circuit d'horloge par un bus (33). Le microprocesseur est relié au contrôleur de température par un fil (31). REVENDICATIONS : 10 Dispositif de chauffage pour radiateur à eau, ou liquide caloporteur caractérisé en ce qu'il comporte un système de chauffage à induction avec commande à distance à infrarouge inter-actif. 20 Dispositif selon la revendication 10 caractérisée par le fait que les ordres de commande sont transmis par l'intermédiaire d'une télécommande (figure 3) et qu'elle comporte un émetteur infrarouge (13) et un récepteur infrarouge (14). 30 dispositif selon la revendication 10 et 20 caractérisées par le fait que la transmission de la télécommande vers le radiateur, ou bien du radiateur vers la télécommande utilise le rayonnement infrarouge. 40 Dispositif selon la revendication 1" caractérisée par le fait que le transfert d'énergie thermique vers le radiateur est réalisé par induction électromagnétique et comporte au moins un inducteur (19), qu'il n'y a aucune masse électrique entre le radiateur et le dispositif de chauffage. 50 Dispositif selon la revendication 1" et 4" caractérisées par le fait que la mesure de température sur le radiateur (10) est réalisée par une résistance au platine (22), que la mesure de température du local est effectuée par un capteur au silicium (29) et que la mise hors fonction est réalisée par un contrôleur de température (31) non réarmable par l'utilisateur. 60 Dispositif selon la revendication 1" caractérisée par le fait que le dispositif de chauffage comporte un circuit horloge (33) permettant la programmation de cycles de mise en chauffe soit journalier, hebdomadaire ou mensuel. 70 Dispositif selon la revendication 10 caractérisée par le fait que le dispositif comporte un émetteur infrarouge (13) et un récepteur infrarouge (14). 80 Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 comportant au moins un inducteur (19) et un dispositif de contrôle (34). contrôlant la fréquence, la tension et l'intensité du courant fourni à l'inducteur (19) caractérisé par le fait qu'il comporte deux dispositifs de mesure de température (22) (29) selon les revendications précédentes. 90 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisées par le fait qu'il peut se placer horizontalement, verticalement, à droite, gauche ou sur le côté du radiateur (figure 7). 100 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisées par le fait que le dispositif à microprocesseur (35) asservit la température du radiateur (10) à une valeur de consigne d'après les mesures de température effectuées par les deux dispositifs de mesures de températures (22) (29).