Brevet FR2813116A1 — publié le 20020222

La présente invention concerne un organe de chauffage muni d'un brûleur, d'un élément de manoeuvre permettant la mise en fonctionnement de l'organe de chauffage, et d'un dispositif de sécurité ayant au moins un capteur de température, qui est destiné à déterminer une condition de défaut de sécurité, en plus des mesures d'au moins un facteur relatif au milieu et qui, après cette détermination, peut arrêter le fonctionnement de l'organe de chauffage afin qu'il ne puisse être remis en fonctionnement qu'à l'aide de l'élément de manoeuvre. Un tel organe de chauffage est connu notamment d'après la demande de brevet japonais JP-61-090 986 et la demande de brevet européen EP-A-0 473 563. Selon ce document japonais, l'organe de chauffage est arrêté lorsque le capteur de température mesure une température supérieure ou égale à 35 C. Cette mesure de sécurité est destinée en particulier à empêcher une surchauffe ainsi qu'une combustion indésirable de l'organe de chauffage. La demande de brevet européen précitée décrit un organe de chauffage ayant un dispositif de sécurité empêchant l'obtention de concentrations trop élevées de COZ et CO, la caractéristique de sécurité reposant sur la mesure de 1a température. A cet effet, la caractéristique de sécurité est obtenue avec un capteur de température, par exemple de type bimétallique, qui arrête le fonctionnement de l'organe de chauffage lorsqu'une température de 26 C est atteinte. Cependant, dans certaines circonstances exceptionnelles, cette caractéristique de sécurité a des résultats indésirables. Ainsi, lorsque le milieu environnant a une température de 28 C, la pièce concernée, au moins après un certain temps, prend aussi une température de 28 C sans que l'organe de chauffage n'ait à être mis en fonctionnement à cet effet. Le dispositif de sécurité de l'organe de chauffage connu d'après cette demande de brevet européen rend cependant impossible la mise en fonctionnement de l'organe de chauffage dans ces conditions, puisque le capteur de température enregistre une température supérieure à 26 C, qui est la température d'arrêt de l'organe de chauffage connu. D'autre part, lorsqu'il fait particulièrement froid à l'extérieur et que la pièce est assez mal isolée et étanche, il est possible que l'organe de chauffage, même en donnant une combustion continue, ne puisse pas chauffer la pièce à une température supérieure à 26 C. Néanmoins, au cours du temps, la quantité de combustible consommé est si grande et en conséquence la quantité de C02 formée est si grande que la teneur en C02 de la pièce dépasse les pourcentages fixés par les normes. Pour qu'une protection convenable soit obtenue contre des teneurs trop élevées en CO et C02 en conséquence, il faut utiliser d'autres types de dispositifs de sécurité. On peut envisager par exemple des capteurs qui mesurent la teneur en C02 ou la teneur en 02 de l'espace concerné. Cependant, de tels capteurs sont particulièrement coûteux et ils consomment constamment de l'énergie. Plus précisément, comme l'organe de chauffage est en particulier commode en ce qu'il est transportable et peut donc être utilisé dans des espaces différents, sa connexion au réseau public d'alimentation électrique est indésirable. Dans des organes de chauffage munis de capteurs de C02 ou 02 cependant, la consommation d'énergie est telle que la connexion au réseau électrique est souvent nécessaire. De plus, le fonctionnement des capteurs de C02 ou 02 ne peut pas être garanti sur un grand nombre d'années, si bien qu'un remplacement périodique est nécessaire. En pratique, ce remplacement est souvent omis par le consommateur, si bien que l'organe de chauffage, après un certain nombre d'années, n'a plus en fait de caractéristiques de sécurité contre des concentrations trop élevées de CO et C02. I1 est manifeste que la teneur en C02 d'une pièce est déterminée en particulier par le volume de celle-ci, la quantité de C02 produite pendant une période déterminée, et la quantité de CO retirée pendant cette même période. La quantité de C02 produite est simple à calculer d'après le temps de combustion pendant lequel l'organe de chauffage fonctionne et le débit de production de C02 par cet organe respectif de chauffage. Pour un type particulier d'organe de chauffage, ce débit de production de COZ est connu. S'il s'agit d'un organe de chauffage de puissance réglable, le débit de production de COZ est aussi connu pour différents réglages de puissance. En outre, la durée réelle de combustion après mise en fonctionnement de l'organe de chauffage peut être mesurée simplement. Cependant, le volume de la pièce et la quantité de CO, retirée sont inconnus. La quantité de COZ retirée pendant une période déterminée dépend de la ventilation de l'espace particulier. Dans les habitations neuves, qui ont en général une ventilation très limitée, il est prescrit par exemple par certains règlements qu'une pièce d'habitation doit avoir un degré minimal de ventilation de 3,6 m3/h par mètre cube de volume de la pièce. Ainsi, toutes les heures, 3,6 fois le volume de la pièce doit être renouvelé. Dans les habitations plus anciennes qui sont en général moins étanches que les habitations neuves, le degré de ventilation a tendance à être plus élevé. Pour que la quantité de COZ retirée puisse être estimée, il faut connaître le volume de la pièce dans laquelle est placé l'organe de chauffage. Ce volume n'est cependant pas connu du fournisseur des organes de chauffage. L'invention repose sur la découverte du fait que le volume de la pièce dans laquelle est disposé l'organe de chauffage peut être dérivé de la vitesse d'élévation de température par unité de temps. En fait, la capacité d'absorption de chaleur d'une pièce est déterminée notamment par la capacité d'absorption de chaleur des murs, la capacité d'absorption de chaleur des meubles placés dans la pièce, la capacité d'absorption de chaleur de l'air contenu dans la pièce, et la transmission de chaleur à l'extérieur à travers les murs. Tous ces facteurs dépendent de la dimension de la pièce. Ainsi, une pièce relativement grande a une grande surface de murs et contient le plus souvent une quantité importante de meubles. Comme les quantités à chauffer sont plus grandes, c'est-à-dire parce qu'il y a plus de murs, de meubles et d'air, ainsi que plus de déperdition de chaleur par transmission par les plus grandes surfaces de murs, la température s'élève moins vite que dans une petite pièce. En fait, une petite pièce contient moins d'air à chauffer et a moins de surfaces de murs et de meubles qui absorbent de la chaleur, et a aussi moins de murs qui transmettent la chaleur au milieu environnant. Dans le cas des petites pièces en conséquence, l'élévation de température est plus rapide. L'invention non seulement repose sur cette découverte, mais aussi sur la découverte du fait que, dans une petite pièce, la saturation en CO et COZ se produit plus tôt que dans une grande pièce. Dans les petites pièces, le temps de combustion de l'organe de chauffage doit donc être plus court que dans les grandes pièces. Selon l'invention, l'organe de chauffage du type précité se caractérise en ce que le dispositif de sécurité a une commande qui, après la mise en fonctionnement de l'organe de chauffage, mesure l'élévation de température par unité de temps et, d'après l'élévation de température par unité de temps, détermine soit une condition de sécurité dans laquelle l'organe de chauffage continue à brûler du combustible, soit une condition de défaut de sécurité, directement ou après un temps résiduel de combustion. Contrairement au cas de l'organe de chauffage décrit dans le document précité EP-A-0 473 563, lorsque l'arrêt du fonctionnement est réalisé d'après la température mesurée, l'organe de chauffage selon l'invention est arrêté soit directement après détermination d'une élévation particulière de température par unité de temps, soit après l'écoulement d'un temps résiduel de combustion déterminé par la commande. De préférence, la commande est destinée à déterminer la condition de. sécurité lorsque l'élévation mesurée de température par unité de temps est inférieure à une valeur déterminée particulière, et elle est destinée à déterminer la condition de défaut de sécurité ou un temps résiduel de combustion lorsque l'élévation mesurée de température par unité de temps dépasse la valeur déterminée précitée. Ainsi, avec le dispositif de sécurité selon l'invention, on utilise la relation précitée entre la dimension de l'espace dans lequel est disposé l'organe de chauffage et la vitesse à laquelle la concentration de CO,, devient trop élevée dans cet espace. Dans le cas d'une élévation rapide de la température, l'espace est petit si bien qu'une concentration élevée de COZ apparaît rapidement et l'organe de chauffage doit être arrêté directement ou aprês un certain temps résiduel de combustion. La valeur déterminée précitée doit être programmée dans la commande par le fournisseur pour chaque type d'organe de chauffage. Dans un autre perfectionnement, la puissance de l'organe de chauffage est réglable et le dispositif de sécurité comprend un dispositif de détermination de la puissance réglée, et la valeur déterminée dépend de la puissance réglée. De cette manière, lors de la détermination de la condition de défaut de sécurité, la puissance de réglage de l'organe de chauffage peut être prise en compte. Dans un autre perfectionnement, la commande, après détermination de l'élévation mesurée de température par unité de temps au-delà de la valeur déterminée, détermine un temps résiduel de combustion, et la commande contrôle le temps réel de combustion et détermine la condition de défaut de sécurité et arrête le fonctionnement de l'organe de chauffage lorsque le temps réel de combustion, après l'exécution de la mesure, est supérieur ou égal au temps résiduel déterminé de combustion. Ce temps résiduel de combustion peut être déterminé d'après l'élévation mesurée de température par unité de temps. Naturellement, la commande a en outre une minuterie destinée à contrôler le temps réel de combustion. Dès que le temps réel de combustion après la mesure est égal au temps de combustion déterminé par la mesure, la commande détermine la condition de défaut de sécurité et arrête le fonctionnement de l'organe de chauffage. En conséquence, la teneur en COZ de la pièce reste inférieure à la valeur normalisée pertinente réglée. La teneur en CO prescrite habituellement (100 ppm) est si élevée qu'elle n'apparaît que lorsque l'espace ne contient que peu d'oxygène et a donc déjà un pourcentage élevé de CO2. Une telle valeur est par exemple d'au moins 1,5 % de COz, et l'organe de chauffage est donc arrêté de préférence lorsque la teneur en CO, dépasse 0,8 %. Comme la teneur en COZ atteint souvent une valeur indésirable plus tôt que la teneur en CO, la caractéristique précitée de sécurité donne dans la plupart des cas une protection simultanée contre des teneurs trop élevées en CO. Selon un autre perfectionnement de l'invention, le dispositif de sécurité assure une mesure périodique de l'élévation de température par unité de temps et détermine périodiquement le temps résiduel de combustion d'après l'élévation mesurée de température par unité de temps et le temps réel de combustion déjà écoulé après la mise en fonctionnement de l'organe de chauffage, alors que la commande du dispositif de sécurité établit la condition de défaut de sécurité et arrête le fonctionnement de l'organe de chauffage lorsque le temps réel de combustion après la dernière mesure périodique est supérieur ou égal au temps résiduel de combustion déterminé à cette dernière mesure. Du fait de cette mesure périodique, le temps résiduel de combustion est automatiquement ajusté lorsque l'élévation mesurée de température par unité de temps a subi une variation considérable, par exemple parce qu'une porte ou une fenêtre est ouverte. Le dispositif de sécurité peut éventuellement comporter un dispositif qui, après détermination de la condition de défaut de sécurité, rend impossible la mise en fonctionnement de l'organe de chauffage pendant une période déterminée. Un tel dispositif, par exemple incorporé à la commande du dispositif de sécurité, maintient la condition de défaut de sécurité pendant la période précitée. De cette manière, l'utilisateur ne peut pas remettre en fonctionnement l'organe de chauffage directement après qu'il a été arrêté par le dispositif de sécurité. De façon connue et comme déjà indiqué, dans certains organes de chauffage, la puissance est réglable, par exemple parce que la hauteur de la mèche de l'organe de chauffage peut être réglée ou parce que la quantité de combustible transmise au brûleur est réglable. Cependant, cette caractéristique n'est pas indispensable pour la mise en oeuvre de l'invention. Dans les organes de chauffage de puissance réglable, il est particulièrement avantageux, selon un autre perfectionnement de l'invention, que le dispositif de sécurité comporte un dispositif destiné à déterminer la puissance réglée, alors que la commande, lorsqu'elle détermine le temps résiduel de combustion, met en oeuvre la puissance réglée dans son calcul. En conséquence, la précision sur le temps résiduel de combustion déterminé est encore accrue et ajustée en fonction des conditions réelles. Dans un organe de chauffage ayant un réglage de puissance obtenu par ajustement de hauteur de la mèche de cet organe de chauffage, il est particulièrement avantageux, dans un autre perfectionnement de l'invention, que le dispositif de détermination de la puissance réglée soit un potentiomètre ou des interrupteurs, connectés à la mèche réglable en hauteur, afin qu'un ajustement de hauteur de la mèche provoque un changement de position du potentiomètre ou des interrupteurs, le potentiomètre ou les interrupteurs étant connectés à la commande. Un tel dispositif de détermination de la puissance réglée est particulièrement avantageux pour des raisons de rentabilité. Selon un autre perfectionnement de l'invention, le dispositif de sécurité, lorsqu'il calcule le temps résiduel de combustion, détermine l'élévation spécifique de température d'après le changement de température au cours d'une période particulière mesurée par le capteur de température et la puissance de l'organe de chauffage qui a éventuellement été réglée, et le dispositif de sécurité est destiné à déterminer l'élévation spécifique de température (Te) avec la relation suivante T8 = OT/ (At*P) AT étant le changement de température pendant une période Ot, P étant la puissance de l'organe de chauffage lorsque celui-ci n'a pas de puissance réglable, et étant la puissance réglée de l'organe de chauffage qui est déterminée par le dispositif prévu à cet effet lorsque l'organe de chauffage a une puissance réglable, le dispositif de sécurité étant destiné à déterminer un temps résiduel de combustion d'après l'élévation spécifique calculée de température Te d'après un tableau ou un algorithme conservé dans la commande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en élévation frontale d'un exemple d'organe de chauffage selon l'invention ; la figure 2 est une vue en élévation latérale de l'organe de chauffage de la figure 1 ; et la figure 3 est une vue en perspective de l'intérieur de l'organe de chauffage représenté sur la figure 1. L'organe de chauffage 1 possède un réservoir 2 de combustible et un brûleur 3 qui communique avec le réservoir 2. L'organe de chauffage 1 possède aussi un élément de manoeuvre 4 destiné à mettre en fonctionnement l'organe de chauffage 1. Ce dernier a aussi un dispositif de sécurité qui comporte une commande 5 et un capteur 6 de température. Dans l'exemple considéré, le dispositif de sécurité comporte en outre une protection contre le renversement et les tremblements de terre, possédant un lest basculant 7 et un mécanisme 8 qui coopère avec ce lest 7, ce mécanisme étant destiné à arrêter le fonctionnement de l'organe de chauffage 1 d'une manière telle qu'il ne peut être remis en fonctionnement qu'à l'aide de l'élément de manoeuvre 4. Le dispositif de sécurité de cet exemple de réalisation comprend en outre un actionneur 9 excité électriquement et qui, pour l'arrêt de l'organe de chauffage 1, provoque un basculement du lest 7 lorsque la condition de défaut de sécurité a été déterminée. L'actionneur 9 peut être par exemple un moteur électrique dont l'arbre porte un bras transversal qui, lors de la rotation du moteur, vient s'appliquer contre le lest basculant. D'autre part, il est possible que l'actionneur 9 soit sous forme d'un électroaimant ayant un noyau mobile qui, par excitation électrique de l'enroulement d'électro-aimant, vient frapper le lest 7. Dans l'exemple considéré, l'organe de chauffage 1, et en particulier son brûleur 3, possède une mèche 10. En outre, l'organe de chauffage comporte un dispositif de réglage de puissance obtenu par ajustement de la hauteur de la mèche 10. Pour que des données relatives à la puissance réglée soient données au dispositif de sécurité 5, l'organe de chauffage comporte un potentiomètre 11 coopérant avec la mèche 10 réglable en hauteur d'une manière telle que l'ajustement en hauteur de la mèche 10 provoque un changement de position du potentiomètre 11 qui est connecté à la commande 5 du dispositif de sécurité. La commande 5 peut être sous forme d'une carte de circuit imprimé ayant une micropastille dans laquelle est mémorisé le logiciel nécessaire à la détermination du temps résiduel de combustion. Dans l'exemple considéré, le temps résiduel de combustion est déterminé par exemple à 5 min lorsque l'élévation spécifique de température dépasse par exemple 15 ou 36 C/hAW. I1 est évident que d'autres valeurs peuvent être sélectionnées pour le temps résiduel de combustion, ces valeurs étant déterminées pour chaque type d'organe de chauffage de manière expérimentale. L'alimentation de la commande 5 peut être assurée par deux piles ou accumulateurs déjà présents pour l'allumage de l'organe de chauffage par un filament à incandescence. I1 est particulièrement avantageux, pour économiser l'électricité, qu'un microcontact 12 soit incorporé afin qu'il interrompe l'alimentation de la carte de circuit imprimé lorsque l'élément de manoeuvre 4 est en position d'arrêt. L'organe de chauffage peut éventuellement comprendre, en plus du dispositif de sécurité précité, une régulation de température destinée à moduler le brûleur, par exemple par ajustement de la hauteur de la mèche, d'après la température mesurée par le capteur de température. Une telle régulation est déjà décrite dans la demande de brevet européen EP-A-0 719 958. L'invention n'est par ailleurs pas limitée à l'exemple indiqué. Par exemple, la commande convient aussi à des organes de chauffage sans cheminée, consommant un combustible liquide et qui n'ont pas de mèche. On connaît déjà des organes de chauffage de ce type. Grâce à l'addition d'un dispositif de sécurité tel que décrit précédemment, ces organes de chauffage peuvent aussi respecter les normes fixées d'une manière particulièrement rentable. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux organes de chauffage qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Organe de chauffage muni d'un brûleur (3), d'un élément de manoeuvre (4) destiné à mettre en fonctionnement l'organe de chauffage (1), et d'un dispositif de sécurité qui comporte au moins un capteur (6) de température, qui est destiné à déterminer une condition de défaut de sécurité à la suite de mesures relatives à au moins un facteur du milieu et qui, en fonction de cette détermination, arrête l'organe de chauffage d'une manière telle que celui-ci ne peut être mis en fonctionnement qu'à l'aide de l'élément de manoeuvre, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité comporte une commande (5) qui, après la mise en fonctionnement de l'organe de chauffage, mesure l'élévation de température par unité de temps et, d'après cette élévation de température par unité de temps, détermine soit une condition de sécurité dans laquelle l'organe de chauffage continue à fonctionner, soit une condition de défaut de sécurité, directement ou après un temps résiduel de combustion. 2. Organe de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande (5) est destinée à déterminer la condition de sécurité lorsque l'élévation mesurée de température par unité de temps est inférieure à une valeur déterminée particulière, et la commande (5) est destinée à déterminer la condition de défaut de sécurité ou un temps résiduel de combustion lorsque l'élévation mesurée de température par unité de temps dépasse cette valeur déterminée. 3. Organe de chauffage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la puissance de l'organe de chauffage est réglable, le dispositif de sécurité comporte en outre un dispositif de détermination de la puissance réglée, et la valeur déterminée dépend de la puissance réglée. 4. Organe de chauffage selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la commande (5) est telle que, après détermination d'une élévation mesurée de température par unité de temps qui dépasse la valeur déterminée, elle détermine un temps résiduel de combustion, alors qu'elle contrôle en outre le temps réel de combustion, et la commande (5) détermine une condition de défaut de sécurité et arrête le fonctionnement de l'organe de chauffage lorsque le temps réel de combustion, après l'exécution de la mesure, est supérieur ou égal à un temps résiduel déterminé de combustion. 5. Organe de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la commande (5) du dispositif de sécurité est destinée à mesurer périodiquement l'élévation de température par unité de temps et à déterminer périodiquement le temps résiduel de combustion d'après l'élévation mesurée de température par unité de temps et le temps réel écoulé de combustion après la mise en fonctionnement de l'organe de chauffage, et en ce que la commande (5) du dispositif de sécurité détermine la condition de défaut de sécurité et arrête le fonctionnement de l'organe de chauffage lorsque le temps réel de combustion après la dernière mesure périodique est supérieur ou égal au temps résiduel de combustion déterminé dans la dernière mesure. 6. Organe de chauffage selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la puissance de l'organe est réglable, et le dispositif de sécurité comporte en outre un dispositif de détermination de la puissance réglée, et la commande (5) comprend aussi l'utilisation de la puissance réglée pour la détermination du temps résiduel de combustion. 7. Organe de chauffage selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, du type sans cheminée, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité, lorsqu'il calcule le temps résiduel de combustion, détermine l'élévation spécifique de température d'après le changement de température au cours d'une période particulière mesurée par le capteur de température et la puissance de l'organe de chauffage qui a éventuellement été réglée, et le dispositif de sécurité est destiné à déterminer l'élévation spécifique de température (T$) avec la relation suivante T8 = AT/ (At*P) AT étant le changement de température pendant une période Dt, P étant la puissance de l'organe de chauffage lorsque celui-ci n'a pas de puissance réglable, et étant la puissance réglée de l'organe de chauffage qui est déterminée par le dispositif prévu à cet effet lorsque l'organe de chauffage a une puissance réglable, le dispositif de sécurité étant destiné à déterminer un temps résiduel de combustion d'après l'élévation spécifique calculée de température Te d'après un tableau ou un algorithme conservé dans la commande (5). 8. Organe de chauffage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le temps résiduel de combustion est inférieur à 5 min environ lorsque l'élévation spécifique déterminée de température est supérieure à une valeur fixe conservée dans la commande (5) alors que le temps résiduel de combustion est infini lorsque l'élévation spécifique calculée de température est inférieure à la valeur fixée, conservée dans la commande (5). 9. Organe de chauffage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le temps résiduel de combustion est nul lorsque l'élévation spécifique calculée de température dépasse une valeur fixe conservée dans la commande (5), alors que le temps résiduel de combustion est infini lorsque l'élévation spécifique calculée de température est inférieure à la valeur fixe conservée dans la commande (5). 10. Organe de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité a en outre un dispositif de protection contre le basculement et les tremblements de terre, possédant un lest basculant (7), et un mécanisme (8) qui coopère avec le lest basculant (7), ce mécanisme (8) étant destiné à arrêter le fonctionnement de l'organe de chauffage (1) afin que celui-ci puisse être remis en fonctionnement uniquement à l'aide de l'élément de manoeuvre (4). 11. Organe de chauffage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité (5) possède un actionneur excité électriquement et qui, pour arrêter le fonctionnement de l'organe de chauffage (1), provoque un basculement du lest basculant (7) lorsque la condition de défaut de sécurité a été déterminée. 12. Organe de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de chauffage (1) possède une mèche (10). 13. Organe de chauffage selon l'une des revendications 3 et 6, caractérisé en ce que l'organe de chauffage possède un organe de réglage de puissance par ajustement de hauteur de la mèche (10), et le dispositif de détermination de la puissance réglée comprend un élément choisi parmi un potentiomètre (11) et des interrupteurs, connecté à la mèche réglable en hauteur (10), si bien que l'ajustement de hauteur de la mèche (10) provoque un changement de position de l'élément choisi parmi le potentiomètre (11) et les interrupteurs, connecté à la commande (5). 14. Organe de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il ne comporte aucun raccord à un tube d'évacuation si bien qu'il peut être facilement transporté, l'organe de chauffage (1) étant muni d'un réservoir (2) de combustible qui communique avec le brûleur (3). 15. Organe de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité comporte un dispositif qui rend impossible la mise en fonctionnement de l'organe de chauffage pendant une période particulière après la détermination de la condition de défaut de sécurité.