Brevet FR2827700A1 — publié le 20030124

APPAREIL ELECTRIQUE COMMANDE PAR UN THERMOSTAT DU TYPE A ELEMENT DEFORMABLE. La présente invention concerne un dispositif de commande d'un appareil électrique. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux appareils munis d'une résistance chauffante, tels que les appareils électriques de cuisson ou de chauffage. Elle s'applique plus généralement à tout appareil électrique dont on souhaite contrôler la durée de fonctionnement. Habituellement, la résistance de chauffage de tels appareils est commandée par un thermostat. Les thermostats les plus couramment utilisés sont les thermostats dits à"bilame"qui comprennent deux lames métalliques flexibles, normalement en contact électrique, montées en série avec la résistance de chauffage, au moins l'une des deux lames étant conçue pour se déformer en chauffant sous l'effet du courant électrique qui la traverse. De cette manière, lorsque la lame atteint une certaine température, sa déformation est telle que le contact entre les deux lames s'ouvre, et donc met hors tension la résistance de chauffage. Au bout d'un certain temps lorsque la lame refroidit, elle reprend sa forme initiale, ce qui referme le contact. La vitesse de chauffage des lames, et donc la durée pendant laquelle le thermostat reste fermé, est, bien entendu, directement liée à l'intensité du courant électrique qui traverse les lames. Certains thermostats à bilame comprennent en outre une vis de réglage permettant d'appliquer une précontrainte réglable sur la force de contact entre les deux lames, de manière à pouvoir régler la température de déclenchement de l'ouverture du contact entre les deux lames, et donc la durée pendant laquelle le thermostat reste fermé, à partir de la mise sous tension de l'appareil électrique. Pour mettre hors tension l'appareil électrique à commander, le thermostat doit être monté en série avec celui-ci. Il en résulte que l'intensité du courant qui passe dans le circuit et donc dans le thermostat dépend des caractéristiques électriques de l'appareil à commander. Par conséquent, pour un thermostat donné avec un réglage déterminé de la précontrainte des deux lames, la durée de fermeture du thermostat varie en fonction des caractéristiques électriques de l'appareil avec lequel il est monté en série. Il s'avère que ce mode de fonctionnement induit des coûts importants lors de la fabrication d'appareils électriques utilisant de tels thermostats. En effet, pour que tous les appareils fabriqués sur une chaîne de fabrication aient un fonctionnement identique, il est nécessaire de régler le thermostat de chaque appareil. En outre, dans une unité produisant une gamme d'appareils munis de résistances différentes, ou des appareils différents, le réglage des thermostats est nécessairement différent d'un type d'appareil à l'autre, soit parce que les températures à atteindre par ces types d'appareils sont différentes, soit parce que le composant électrique à commander, monté en série avec le thermostat est différent d'un type d'appareil à l'autre. En outre, la connexion des thermostats est effectuée au moyen de fils électriques, ce qui s'avère fastidieux et coûteux. Par ailleurs, il existe des thermostats à bilame et à moyens de chauffage indépendants, destinés à chauffer des lames qui se déforment sous l'effet de la chaleur, leur déformation déclenchant l'ouverture d'un contact électrique lorsqu'une certaine température est atteinte. Un tel thermostat comprend deux bornes de connexion entre lesquelles sont montés en série le contact commandé par les lames et une résistance de chauffage couplée thermiquement avec la ou les lames. Pour pouvoir commander la mise hors tension du composant électrique à commander, ce thermostat doit être monté en série avec le composant, de sorte que l'intensité du courant qui passe dans la résistance de chauffage et donc la chaleur dégagée par cette dernière, dépend encore de la puissance consommée par le composant à commander. Il est donc également nécessaire d'ajuster la précontrainte du bilame, pour régler la durée pendant laquelle le contact reste fermé, à la suite de la mise sous tension du composant. La présente invention a pour but de supprimer ces inconvénients, et en particulier, de réduire les coûts de fabrication des appareils électriques utilisant un thermostat à bilame. Cet objectif est atteint par la prévision d'un appareil électrique comprenant un composant électrique commandé par un thermostat du type à élément déformable couplé mécaniquement à un contact électrique monté en série dans le circuit d'alimentation du composant, l'élément déformable étant conçu pour se déformer sous l'effet de la chaleur, et étant couplé thermiquement à des moyens de chauffage indépendants, pour déclencher l'ouverture du contact électrique à la suite de sa déformation, et ainsi la mise hors tension du composant, lorsque l'élément déformable atteint une température prédéfinie, caractérisé en ce que les moyens de chauffage de l'élément déformable sont montés en parallèle avec le composant. De cette manière, on supprime tout réglage mécanique du thermostat au moment de la fabrication d'appareils électriques comportant un tel thermostat, le réglage de la durée de fonctionnement de l'appareil à la suite de sa mise sous tension étant effectué en ajustant la valeur de la résistance de chauffage des lames. Un seul et même composant de régulation peut donc être utilisé dans un grand nombre d'appareils électriques de types différents. Selon une particularité de l'invention, les moyens de chauffage sont constitués par au moins une résistance électrique, de préférence, par une pluralité de résistances électriques montées en parallèle. Les valeurs des résistances électriques peuvent être différentes ou identiques Selon une autre particularité de l'invention, l'appareil comprend une platine de connexion munie de pistes résistives constituant les moyens de chauffage, et de pistes conductrices, conçues pour assurer les connexions entre le composant les pistes résistives et le thermostat. Avantageusement, les pistes conductrices et les pistes résistives sont réalisées sur la platine par sérigraphie. De préférence, le composant est connecté aux pistes conductrices de la platine par l'intermédiaire de languettes élastiques. Egalement de préférence, le thermostat est fixé sur la platine, les contacts électriques entre les bornes du thermostat et les pistes conductrices étant réalisés par pression. Avantageusement, la platine est réalisée dans un matériau conducteur thermiquement. Selon une autre particularité de l'invention, la platine est formée dans une plaque métallique recouverte d'une couche électriquement isolante, les pistes conductrices et résistives étant réalisées sur la couche isolante. Selon encore une autre particularité de l'invention, les résistances électriques sont intégrées au thermostat, chaque résistance étant reliée à une borne de connexion respective du thermostat, de manière à être connectée ou non en parallèle avec le composant à commander, en fonction de la durée souhaitée de chaque cycle de fonctionnement pendant lequel le composant doit être sous tension. Un mode de réalisation préféré de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente le schéma électrique d'un appareil électrique couplé selon l'art antérieur à un thermostat à bilame ; La figure 2 représente le schéma électrique d'un appareil électrique couplé à un thermostat à bilame conformément à l'invention ; La figure 3 est une vue en plan d'un mode de réalisation préféré du circuit électrique représenté sur la figure 2 ; La figure 4 représente une vue en perspective du mode de réalisation représenté sur la figure 2, appliqué à une résistance électrique de chauffage tubulaire. Sur la figure 1, l'appareil électrique 10 comprend un composant électrique 1 à commander, lequel est monté en série avec un thermostat 2', l'ensemble étant relié à une source de tension 7, par exemple une source de tension alternative. Le thermostat 2'comprend un élément 3 susceptible de se déformer sous l'effet de la chaleur, par exemple constitué d'une manière connue par deux lames, dont au moins l'une est flexible. Cet élément déformable 3 est lié mécaniquement à un contact électrique 4, de manière à déclencher l'ouverture de celui-ci à partir d'une déformation obtenue lorsque l'élément 3 atteint une température de seuil prédéfinie, et à refermer le contact lorsque la température de l'élément 3 redescend en dessous de cette température de seuil. Le contact électrique 4 est relié à une première borne de connexion 12 du thermostat 2, cette borne étant connectée au composant électrique 1 dont l'autre borne est reliée à une borne de la source de tension 7. L'élément déformable 3 est en contact thermique 5 avec une petite résistance électrique R de chauffage, dont l'autre borne est reliée à une seconde borne de connexion 11 du thermostat 2', laquelle est connectée à l'autre borne de la source de tension 7. Lorsque l'ensemble est sous tension, l'intensité du courant qui traverse le thermostat 2'et le composant 1 à commander chauffe la résistance R qui chauffe à son tour l'élément déformable 3. Lorsque l'élément 3 atteint une certaine température, sa déformation déclenche l'ouverture du contact électrique 4, ce qui entraîne la mise hors tension du composant 1 et du thermostat 2'. Par conséquent, la résistance R n'est plus sous tension. Il en résulte que la résistance R et l'élément déformable 3 se refroidissent, et au bout d'un certain temps, l'élément déformable 3 reprend sa forme initiale en rétablissant le contact électrique 4. Comme la résistance R est montée en série sur le circuit d'alimentation du composant 1 à commander, la quantité de chaleur qu'elle va dégager dépend de l'intensité du courant qui la traverse et donc de la puissance consommée par le composant 1. Il en résulte que le thermostat doit être adapté à chaque type d'appareil à commander. Pour supprimer cet inconvénient, l'appareil électrique 10 représenté sur la figure 2 comportant le composant électrique 1 à commander, comprend un thermostat 2 à bilame connecté au composant de la manière illustrée sur la figure 2. Sur cette figure, le contact électrique 4 du thermostat à bilame 2 est monté en série avec le composant à commander. A cet effet, la borne 12 est connectée au composant électrique 1 dont l'autre borne est reliée à une borne de la source de tension 7. Contrairement au schéma de la figure 1, l'autre borne 11 du contact électrique est connectée selon l'invention directement à l'autre borne de la source de tension 7. En outre, les moyens de chauffage électrique de l'élément déformable 3 du thermostat, sont connectés en parallèle avec le composant 1, c'est-à-dire entre la borne de connexion 12 du thermostat et la borne du composant 1 connectée à la source de tension 7. Les moyens de chauffage sont par exemple constitués par une résistance électrique RI. Lorsque le contact 4 s'ouvre sous l'effet du chauffage produit par la résistance RI, le composant 1, ainsi que la résistance RI sont mis hors tension. N'étant plus sous tension, la résistance RI, et donc l'élément déformable 3 se refroidissent, jusqu'à ce que l'élément déformable atteigne une certaine température à laquelle il reprend sa forme initiale, rétablissant ainsi le contact 4. De cette manière, le courant qui traverse les moyens de chauffage de l'élément déformable 3 du thermostat ne dépend plus de l'intensité du courant qui traverse le composant électrique 1 à commander. En conséquence, le courant électrique traversant les moyens de chauffage, et donc le temps de chauffe de ces derniers, ne dépend pas des caractéristiques électriques de l'appareil électrique 10, et en particulier de celles du composant 1 à commander. Avantageusement, les moyens de chauffage sont constitués par plusieurs résistances RI,..., Rn en contact thermique avec l'élément déformable 3, et connectées en parallèle entre la borne 12 et des bornes respectives bd,..., 13n, ces bornes pouvant être connectées par une liaison 6 à la source de tension 7, de manière à ce que chaque résistance RI,..., Rn soit connectée en parallèle avec le composant 1 à commander. De cette manière, la température d'ouverture du contact 4 couplé mécaniquement à l'élément déformable 3 sera atteinte plus ou moins rapidement, en fonction du nombre et des valeurs des de résistances RI,..., Rn connectées en parallèle sur la source de tension 7. Il est à noter en outre que cette température dépend uniquement du nombre et de la valeur des résistances RI,..., Rn connectées, et bien sûr des caractéristiques de l'élément déformable 3. Le thermostat 2 peut donc être adapté à des appareils électriques de types différents, en déterminant la ou les résistances RI,..., Rn à connecter pour chaque type d'appareil, en fonction de la durée souhaitée de chaque cycle de fonctionnement de l'appareil. Les résistances RI,..., Rn peuvent présenter des valeurs identiques. Elles présentent de préférence des valeurs toutes différentes, de manière offrir un plus grand nombre de combinaisons, ce qui augmente les possibilités de réglage de la durée de fonctionnement à l'état fermé du thermostat 2. Bien entendu, les moyens de chauffage de l'élément déformable 3 peuvent également être constitués par une résistance ajustable. Toutefois, cette solution est moins intéressante puisqu'elle implique un réglage mécanique de la résistance ajustable. L'invention est particulièrement adaptée à la commande, à l'aide d'un type de thermostat unique, d'une large gamme d'appareils électriques dont il faut contrôler la durée de cycles de fonctionnement, tels que des appareils électroménagers, munis de moteurs électriques ou de résistances de chauffage. Les moyens de chauffage peuvent être intégrés au thermostat pour former un unique composant comme montré sur la figure 1. Dans ce cas, les résistances RI,..., Rn sont avantageusement constituées par des pistes résistives chauffantes, formées sur l'élément déformable 3. Les moyens de chauffage peuvent également être constitués par des résistances chauffantes externes, en contact thermique avec le thermostat. Ainsi, sur les figures 3 et 4, le composant électrique 1 à commander est connecté à la source de tension 7 (figure 3), par l'intermédiaire d'une platine 21 supportant des pistes conductrices 24 à 28, des pistes résistives de chauffage Ri, R2, ainsi que le thermostat 2, et deux plages de contact 22,23 pour la connexion des pistes conductrices avec le composant 1. La plage de contact 23 est reliée d'une part au thermostat 2 par une piste conductrice 24, et d'autre part aux pistes résistives RI, R2 par une piste 28. L'autre borne du thermostat 2 et des pistes résistives sont respectivement connectées aux points de connexion 12, 131 et 132 par l'intermédiaire de pistes conductrices 25,26, 27. Le thermostat est avantageusement monté sur la platine 21 et connecté aux pistes conductrices 24,25 dont les extrémités sont munies de plages de contact 32,33, au moyen d'une pièce de serrage, par exemple une pince, prenant appui d'un côté sur la face inférieure de la platine 21 et de l'autre, sur la face supérieure du thermostat, de manière à ce que les bornes de connexion du thermostat soient en contact avec les plages 32,33. La platine 21 est réalisée dans un matériau thermiquement conducteur de manière à ce que le thermostat 2 serré contre la platine, soit en contact thermique avec les pistes résistives RI, R2. Le composant 1 est avantageusement connecté aux plages de contact 22,23 par l'intermédiaire de languettes souples 29,30 soudées sur les bornes de connexion du composant et disposées de manière à faire contact par pression avec les plages de contact 22,23. Sur la figure 4, le composant électrique 1 est constitué par une résistance de chauffage tubulaire traversant un support 31. Dans cette application, la platine 21 doit pouvoir supporter des températures relativement élevées, comprises entre 70 et 200 C, dans le cas d'un appareil de cuisson. La platine 21 est alors réalisée dans une plaque métallique, par exemple en acier inoxydable, dont au moins une face est isolée électriquement par une couche isolante, par exemple de type céramique ou émail. Les pistes conductrices, les plages de contact et les résistances sont formées sur la couche isolante par une technique de sérigraphie. L'usage d'une telle platine 21 munie de pistes conductrices permet de simplifier la fabrication d'appareils électriques équipés d'un thermostat, en supprimant les connexions fastidieuses et coûteuses réalisées par des fils électriques, et du fait qu'elle peut être utilisée dans un grande variété d'appareils électriques. REVENDICATIONS 1. Appareil électrique comprenant un composant électrique commandé par un thermostat (2) du type à élément déformable (3) couplé mécaniquement à un contact (4) électrique monté en série dans le circuit d'alimentation du composant (1), l'élément déformable (3) étant conçu pour se déformer sous l'effet de la chaleur, et étant couplé thermiquement à des moyens de chauffage indépendants, pour déclencher l'ouverture du contact électrique (4) à la suite de sa déformation, et ainsi la mise hors tension du composant (1), lorsque l'élément déformable (3) atteint une température prédéfinie, caractérisé en ce que les moyens de chauffage de l'élément déformable (3) sont montés en parallèle avec le composant (1). 2. Appareil électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de chauffage sont constitués par au moins une résistance électrique. 3. Appareil électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffage sont constitués par une pluralité de résistances électriques (RI,..., Rn) montées en parallèle. 4. Appareil électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les valeurs des résistances électriques (RI, Rn) sont différentes. 5. Appareil électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les valeurs des résistances électriques (R},..., Rn) sont identiques. 6. Appareil électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une platine de connexion (21) munie de pistes résistives (RI, R2) constituant les moyens de chauffage, et de pistes conductrices (22 à 28), conçues pour assurer les connexions entre le composant (1) les pistes résistives et le thermostat (2). 7. Appareil électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les pistes conductrices (22 à 28) et les pistes résistives (RI, R2) sont réalisées sur la platine (21) par sérigraphie. 8. Appareil électrique selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que le composant (1) est connecté aux pistes conductrices (22 à 28) de la platine (21) par l'intermédiaire de languettes élastiques (29, 30). 9. Appareil électrique selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que le thermostat (2) est fixé sur la platine (21), les contacts électriques entre les bornes du thermostat et les pistes conductrices (24,25) étant réalisés par pression. 10. Appareil électrique selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la platine (21) est réalisée dans un matériau conducteur thermiquement. 11. Appareil électrique selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la platine (21) est formée dans une plaque métallique recouverte d'une couche électriquement isolante, les pistes conductrices (22 à 28) et résistives (Ri, R2) étant réalisées sur la couche isolante. 12. Appareil électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les résistances électriques (R ;,..., Rn) sont intégrées au thermostat (2), chaque résistance étant reliée à une borne de connexion (131,..., 13n) respective du thermostat, de manière à être connectée ou non en parallèle avec le composant (1) à commander, en fonction de la durée souhaitée de chaque cycle de fonctionnement pendant lequel le composant doit être sous tension.