FR2530109A1

FR2530109A1 - Dispositif de regulation de la temperature de chauffage d'un convecteur electrique

Info

Publication number: FR2530109A1
Application number: FR8211906A
Authority: FR
Inventors: Pierre Schwob; Jean-Pierre Debourg
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1984-01-13
Also published as: FR2530109B1

Abstract

LE DISPOSITIF COMPREND UN CAPTEUR DE TEMPERATURE 6 FIXE A L'EXTERIEUR DU CONVECTEUR, CONTRE UNE PAROI LATERALE 2 DE LA CAISSE METALLIQUE 1 DE CE CONVECTEUR. CE CAPTEUR DE TEMPERATURE 6 EST DISPOSE PRES D'OUVERTURES 7 MENAGEES A LA PARTIE INFERIEURE DE LA PAROI 2. L'ENTREE D'AIR SITUEE SOUS LE CONVECTEUR EST OBSTRUEE DANS UNE ZONE 9 QUI S'ETEND SOUS L'OUVERTURE 7, CETTE OUVERTURE ET CETTE ZONE ETANT DIMENSIONNEES DE MANIERE A CREER AUTOUR DU CAPTEUR 6 UN COURANT D'AIR DIRIGE VERS LADITE OUVERTURE 7 DONT L'INTENSITE EST SUFFISANTE POUR QUE LA TEMPERATURE AU VOISINAGE DU CAPTEUR 6 SOIT SENSIBLEMENT EGALE A LA TEMPERATURE AMBIANTE. UTILISATION NOTAMMENT POUR LES CONVECTEURS COMPORTANT UN THERMOSTAT A BULBE OU UNE SONDE THERMISTANCE ASSOCIEE A UN THERMOSTAT ELECTRONIQUE.

Description

La présente invention concerne un dispositif de régulation de la température de chauffage d'un convecteur électrique.

La régulation de la température de chauffage des convecteurs électriques est assurée au moyen d'un capteur de température associé à un thermo-stat. Ce capteur de température peut être unebilame, un bulbe ou la thermistance d'un thermostat electr-onique.

Pour ne pas augmenter l'encombrement des convecteurs, ces capteurs de température sont placés à l'intérieur ou à proximité du convecteur.

Dans ces convecteurs, un des problèmes importants à résoudre est de placer le capteur de température de façon qu'il soit le plus possible soumis à lfair ambiant et ne soit pas trop influencé par la température des parois du convecteur ou de l'élément chauffant placé à l'intérieur de ce dernier.

Si le capteur de température est placé à l'intérieur du convecteur, à un endroit où la température est supérieure à la température ambiante, lorsque le convecteur fonctionne, le capteur enregistre une température supérieure à la température réelle de l'atmosphère ambiante de la pièce à chauffer. Par contre, lorsque le convecteur ne fonctionne pas, le capteur de température enregistre la température ambiante de la pièce. Le réglage du thermostat étant fixe, on conçoit que, suivant le facteur de marche de l'appareil (donc des pertes thermiques du local), la température dans la pièce varie. On appelle dérive la différence de température dans une pièce, pour des facteurs de marche différents et pour un réglage constant du thermostat.En pratique, on considère l'écart de température entre un facteur de marche à 20% et un facteur de marche à 80% de la puissance nominale pour un même réglage du thermostat. En pratique, on veut généralement que cet écart de température soit inférieur ou égal à 2,50C.

Dans un thermostat, le différentiel est l'écart de température du capteur entre le point d'enclenchement et le point de déclenchement. Un thermostat mécanique à bilame ou à bulbe a un différentiel élevé, de l'ordre de 20C; un thermostat électronique a un différentiel très faible, voire négligeable, de l'ordre de O,O?OC.

Les thermostats à bilame sont tels que leur dérive propre est négative ; lorsque dans une pièce la température augmente quand les pertes du local augmentent, le facteur de marche augmente. Ceci compense en partie l'échauffement du capteur par les parois du convecteur les plus proches de ce capteur. Par contre un thermostat électronique n'a pratiquement pas de dérive propre, s'il fonctionne en tout ou rien, sans différentiel.

Pour un thermostat électronique proportionnel, dans une plage de température donnée (située autour de la température de réglage), le facteur de marche est d'autant plus grand que la température captée est plus basse.

Cette plage de température est généralement appelée bande proportionnelle. Par conséquent, la dérive propre d'un tel thermostat est en sens inverse de celle d'un thermostat mécanique et aggrave (au lieu de compenser) les effets néfastes de l'influence du convecteur sur le capteur.

On conçoit donc qu'il est beaucoup plus délicat de trouver un emplacement convenable à un capteur de température d'un thermostat électronique proportionnel qu'à un capteur de-thermostat mécanique. Si le convecteur a les dimensions les plus réduites possibles, il est difficile et coûteux d'éliminer les influences extérieures sur ce capteur. De même, il existe des difficultés à positionner correctement le capteur d'un thermostat électro-mécanique. En effet, dans le cas des thermostats électro-mécaniques, l'idéal serait que l'influence du convecteur soit assez faible pour compenser tout juste la dérive propre du thermostat et avoir ainsi une dérive globale du convecteur, nulle ou très faible.

Les solutions habituellement employées pour obtenir un fonctionnement correct du thermostat des convecteurs sont les suivantes:
Dans le cas d'un thermostat à bulbe, on place le bulbe à l'extérieur du convecteur sur un support fixé à la paroi du convecteur.

S'il s'agit d'un thermostat électronique, on crée une colonne d'air froid par un cloisonnement à l'intérieur du convecteur et on place le capteur dans la partie basse du convecteur, en un point le plus froid possible. Cette solution peut ailleurs être valable pour tous les thermostats.

La-solution consistant à placer le bulbe à l'extérieur du convecteur est généralement suffisante mais conduit à une dérive assez proche de la limite admissible.

Par ailleurs, la solution consistant à placer le capteur dans une colonne d'air froid à l'intérieur du convecteur, outre qu'elle est quelquefois insuffisante, augmente sensiblement les dimensions de l'appareil.

Pour les thermostats électroniques, le capteur est de dimension très réduite. A cause des turbulences influencées par les courants d'air dont la température n'est pas homogène (à 0,10C près)) on observe des variations pseudo-périodiques du facteur de marche. De plus, on ne peut pas reduire les dimensions de l'appareil sans aggraver ce défaut qui peut aller jusqu'au phénomène de pompage.

Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des réalisations connues en créant un dispositif de régulation de température de chauffage d'un convecteur qui permette de réduire la dérive, sans augmenter l'encombrement du convecteur.

Le dispositif de régulation visé par l'invention comprend un capteur de température fixé à l'extérieur du convecteur contre une-paroi latérale de la caisse métallique de ce convecteur.

Suivant l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce que le capteur de température est disposé près d'au moins une ouverture à la partie inférieure de la paroi précitée, en ce que l'entrée d'air-située sous le convecteur est obstruée dans une zone qui s'étend sous cette ouverture, cette ouverture et cette zone étant dimensionnées de manière à créer autour du capteur un courant d'air dirigé vers ladite ouverture, et dont l'intensité est suffisante pour que la température au voisinage du capteur soit sensiblement égale à la température ambiante.

Le fait que l'entrée d'air située sous le convecteur soit obstruée dans une zone qui s'étend sous l'ouverture près de laquelle est placée le capteur de température, crée à l'intérieur du convecteur, dansune zone située en regard de l'ouverture, une dépression qui aspire l'air ambiant extérieur à l'intérieur du convecteur à travers cette ouverture. Le capteur de température est ainsi placé dans un courant d'air qui lui permet d'être maintenu à une température sensiblement égale à la température ambiante, de sorte que la dérive est nettement plus faible que dans le cas des appareils connus.

Selon une version avantageuse de l'invention, le dispositif comprend une série d'ouvertures ménagées dans l'un des coins inférieurs de la paroi du convecteur, ladite zone obstruée s'étendant à partir dudit coin inférieur audelà des ouvertures.

Cet emplacement correspond à la zone où la température du convecteur est la plus froide, c'està-dire la plus proche de la température ambiante. C'est à cet emplacement que la combinaison des ouvertures avec la zone obstruée permet d'obtenir la dérive la plus faible.

Dans le cas d'un thermostat à bulbe, ce bulbe est de préférence monté sur une plaquette en matière thermiquement isolante, fixée contre la paroi du convecteur en recouvrant en partie lesdites ouvertures.

Cette disposition permet de réduire les échanges thermiques directs entre le convecteur et le bulbe.

Dans le cas où le capteur est une thermistance associée à un thermostat électronique, de préférence, cette thermistance est en contact thermique avec un élément bon conducteur de la chaleur qui s'étend en regard des ouvertures.

Cet élément bon conducteur de la chaleur permet d'augmenter les dimensions de la thermistance.

Ainsi cette dernière est soumise à une température correspondant à la moyenne des températures des courants d'air s'écoulant à proximité de la thermistance, ce qui permet d'augmenter la stabilité du fonctionnement duconvecteur.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs:
- la figure 1 est une vue en perspective montrant l'arrière et le dessous d'un convecteur électrique;
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle et à plus grande échelle du convecteur, montrant les courants d'air formés à l'intérieur du convecteur, lors de son fonctionnement;
- la figure 3 est une vue à plus grande échelle, d'une partie du convecteur, montrant l'emplacement du bulbe du thermostat;
- la figure 4 est une vue suivant la flèche
IV de la figure 3;
- la figure 5 est une vue en perspective de la goulotte métallique qui enveloppe partiellement la thermistance d'un thermostat électronique;
- la figure 6 est une vue en perspective montrant la fixatIon de cette goulotte métallique à un boîtier faisant partie d'un dispositif de régulation conforme à l'invention;;
- la figure 7 est une vue suivant la flèche
VII de la figure 6.

Le convecteur électrique représenté sur les figures 1 à 4, comprend une caisse métallique extérieure 1 parallélipipédiquetcomportant une paroi arrière 2 qui porte un cadre 3 permettant de fixer ce convecteur contre un mur.

La face inférieure 4 de la caisse métallique 1 comprend une grille 4a permettant l'entrée à l'intérieur du convecteur de l'air froid ambiant du local à chauffer.

La face supérieure 5 de la caisse métallique 1 comprend également une grille non représentée, permettant la sortie de l'air chauffé au contact de l'élément chauffant (non représenté) qui est situé à l'intérieur du convecteur.

Dans la réalisation des figures 1 à 4, le convecteur est équipé d'un thermostat dont le bulbe 6 (voir figure 3) est fixé verticalement contre la paroi arrière 2 de la caisse extérieure 1, en regard d'une série d'ouvertures carrées 7, situées près du coin inférieur 8 de la paroi arrière 2.

On voit d'autre part sur les figures 1 et 2 que la face inférieure 4 de la caisse métallique 1 du convecteur est obstruée dans une zone 9 qui s'étend à partir du coin inférieur 8 de la paroi 2, au-delà des ouvertures 7.

Ces ouvertures 7 s'étendent au-delà du bulbe 6 se trouvant en face.

Dans la réalisation représentée sur les figures 3 et 4, le bulbe 6 est monté sur une plaquette 10 en matière thermiquement isolante telle qu'une matière plastique qui recouvre en partie les ouvertures 7.

Cette plaquette 10 porte à ses extrémités des plots 10a, 10b traversés par des vis 11 de fixation de cette plaquette à la paroi 2 du convecteur, qui permettent de maintenir cette plaquette 10 légèrement espacée de cette paroi 2.

On donne ci-après à titre d'exemple non limitatif, les caractéristiques d'un convecteur tel que représenté sur les figures 1 à 4:
- Puissance de chauffage: 2000 W.

- Dimension de la caisse 1: 700 x 500 x 80 mm
- Nombre des ouvertures 7: 10
- Dimensionsdes ouvertures 7: 10 x 10 mm
- Dimensions de la zone obstruée 9: 60 x 80 mm
- Dimensions du bulbe 6: longueur 140 mm, diamètre 10 mm.

- Dimensions de la plaquette 10: 160 x 25 mm
- Surface des ouvertures 7 recouvertes par la plaquette 10: 50 mm2 environ.

Le fonctionnement du dispositif de régulation de la température de chauffage du convecteur que l'on vient de décrire est le suivant:
Lorsque la température du local à chauffer est égale à la température d'enclenchement du thermostat, ce dernier commande l'alimentation électrique de l'élément chauffant contenu dans le convecteur. On crée alors comme dans le cas des convecteurs classiques, une entrée d'air froid (voir flèchesF de la figure 2) par la grille a située sur la face inférieure 4 de la caisse 1 et une sortie d'air chaud par la face supérieure 5 du convecteur.

Le fait que cette entrée d'air froid soit obstruée dans la zone 9 qui s'étend à partir du coin 8 de la paroi arrière 2 du convecteur, crée à l'intérieur de ce dernier, dans la zone 12 située en regard des ouvertures 7, une dépression qui aspire l'air ambiant extérieur (voir flèchesF1 sur la figure 2), à l'intérieur du convecteur à travers ces ouvertures 7. Le bulbe 6 qui est déjà partiellement isolé thermiquement par rapport à la paroi 2 de la caisse 1 est ainsi ventilé par des courants d'air F2 (voir figure 3) qui pénètrent à l'intérieur du convecteur par les ouvertures 7, du fait de la dépression créée dans la zone 12.Etant donné que les courants d'air F2 sont à la température ambiante du local à chauffer, la température enregistrée par le bulbe 6 tend à rester sensiblement égale à la température ambiante et non à augmenter, par suite de l'échauffement de la paroi 2, adjacente à ce bulbe.

Les dimensions de ~ces ouvertures 7 et de la zone obstruée 9 sont déterminées expérimentalement de façon que les courants d'air F2 créés autour du bulbe 6 aient une intensité suffisante pour maintenir la température au voisinage du bulbe 6, sensiblement égale à la température ambi-ante.

Grâce à ces courants d'air F2f on obtient un meilleur échange thermique entre le bulbe 6 et l'atmosphère ambiante et par conséquent, on obtient une dérive beaucoup plus faible que dans le cas des réalisations connues.

Par ailleurs, le dispositif de régulation ainsi créé n'affecte nullement l'encombrement et le coût du convecteur.

Les réalisations selon les figures 5 à 7, concernent un convecteur analogue à celui décrit en référence aux figures 1 à 4, mais équipé d'un capteur de température constitué par une thermistance 13 associée à un thermostat électronique.

Comme dans le cas de la réalisation précédente, la paroi arrière 2 du convecteur comprend près de son coin inférieur 8 une série d'ouvertures 7 qui permettent en combinaison avec la zone obstruée (non représentée) de la face inférieure du convecteur, de créer des courants d'air F3 (voir figure 6) pénétrant à l'intérieur du convecteur par les ouvertures 7.

Dans la réalisation représentée sur les figures 5 à 7, le thermostat 13 est en contact thermique avec un élément bon conducteur de la chaleur, constitué par une goulotte métallique 14, par exemple en cuivre, de section transversale en U, qui enveloppe partiellement cette thermistance 13.

Cette goulotte métallique 14 s'étend verticalement en regard des ouvertures 7 (voir figure 6) sur une distance D, légèrement inférieure à la hauteur de l'ensemble des ouvertures 7.

On voit également sur la figure 6, que les ouvertures 7 sont recouvertes par un boîtier 15 en matière thermiquement isolante, telle qu'une matière plastique, dont deux faces latérales sont totalement ouvertes vers les ouvertures 7 et vers la goulotte 14 qui enveloppe la thermistance 13.

De plus, cette goulotte 14 est ouverte vers l'intérieur du boîtier 15 et l'aile extérieure de cette gou lotte 14 comporte une patte 14a qui est fixée au boîtier 15, sensiblement dans le prolongement de la face 16 de ce dernier, opposée aux ouvertures 7.

Cette patte 14a maintient le bord libre 14b de la goulotte 14 à une certaine distance du bord adjacent 16a de la face 16 du boîtier 15.

Par ailleurs, cette face 16 du boîtier 15 comporte des orifices 17, 18 de passage d'air.

L'un 17 de ces orifices est une fente qui s'étend verticalement au milieu de la face 16. Une nervure 19 en saillie sur la face 16 étend le long du bord de la fente 17 qui'est le plus éloigné de la goulotte 14.

Les courants d'air F3 créés lors du fonctionnement du convecteur pénètrent à l'intérieur de ce dernier par les ouvertures 7. Grâce au boîtier 15 et à la disposition de la goulotte 14 par rapport à celui-ci, ces courants d'air F3 sont obligés de"lécher" la surface extérieure de la goulotte métallique 14.

On réalise ainsi un excellent échange thermique entre la thermistance 13 en contact avec cette goulotte 14 et l'air ambiant extérieur.

Etant donné que les différents filets d'air qui s'écoulent à proximité de la thermistance peuvent avoir des températures différentes, la goulotte métallique 14 qui s'étend sur une zone relativement étendue, uniformise ces températures, comme un shunt thermique, de sorte que la thermistance 13 enregistre la moyenne de ces températures.

Grâce à cette disposition, on améliore considérablement la dérive et on augmente notablement la stabilité du fonctionnement du convecteur.

Par ailleurs, les orifices 17, 18 ménagés sur la face 16 du boîtier 15 permettent une pénétration sup plémentaire d'air ambiant qui limite la conductivité du boîtier 15 parrapportà la paroi arrière 2 du convecteur.

La nervure 19 permet d'aspirer de préférence l'air ambiant latéral provenant du côté gauche du convecteur et non pas l'air porté à une température plus élevée qui est située entre la paroi arrière 2 du convecteur et le mur, venant de la droite du boîtier 15.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire et off peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications, sans sortir du cadre de l'invention.

Ainsi, les ouvertures 7 pourraient être remplacées par une ouverture unique. Par ailleurs, cette ouverture ou ces ouvertures pourraient avoir une surface réglable de façon à pouvoir régler l'intensité des courants d'air à travers ces ouvertures.

De même, la zone obstruée 9 ménagée sur la face inférieure du convecteur pourrait être remplacée par un volet ou un clapet réglable.

L'élément bon conducteur de la chaleur ou goulotte 14, en contact thermique avec la thermistance 13 pourrait comporter des moyens tels que des ailettes pour améliorer l'échange thermique avec l'air ambiant.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de régulation de la température de chauffage d'un convecteur électrique, comprenant un capteur de température (6, 13) fixé à l'extérieur du convecteur contre une paroi latérale (2) de la caisse métallique (1) de ce convecteur, caractérisé en ce que le capteur de température (6, 13) est disposé près d'au moins une ouverture (7) ménagée à la partie inférieure de la paroi (2), en ce que l'entrée dsair (4a) située sous le convecteur est obstruée dans une zone (9) qui s'étend sous l'ouverture (7), cette ouverture et cette zone (9) étant dimensionnées de façon à créer autour du capteur (6, 13) un courant d'air (F2, F3) dirigé vers ladite ouverture (7), dont l'intensité est suffisante pour que la température au voisinage du capteur (6, 13) soit sensiblement égale à la température ambiante.

2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une série d'ouvertures (7) menagées près de l'un (8) des coins inférieurs de la paroi (2) du convecteur et en ce que ladite zone obstruée (9) s'étend à partir de ce coin inférieur (8) au-delà des ouvertures (7).

3. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ouverture ou les ouvertures (7) s'étendent au-delà de la projection du capteur (6, 13) et de son support sur la parois2), en regard.

4. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, le-- capteur (6) étant un bulbe s'étendant verticalement suivant la hauteur de la paroi (2) du convecteur, caractérisé en ce que ce bulbe (6) est monté sur une plaquette (10) en matière thermiquement isolante, fixée contre ladite paroi en recouvrant en partie les ouvertures (7).

5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la plaquette (10) est légèrement espacée de la paroi (2).

6. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, le capteur étant une thermistance (13) associée à un thermostat électronique, caractérisé en ce que cette thermistance (13) est en contact thermique avec un élément (14) bon conducteur de la chaleur, s'étendant en regard des ouvertures (7).

7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément (14) est une goulotte métallique de section sensiblement en U enveloppant en partie la thermistance (13), cette goulotte (14) s'étendant verticalement en regard des ouvertures (7) suivant une distance (D) légèrement inférieure à la hauteur de ces ouvertures.

8. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les ouvertures (7) sont recouvertes par un boîtier (15) en matière thermiquement isolante, ouvert sur sa face adjacente aux ouvertures et sur une autre face, l'élément (14) en contact thermique avec la thermistance (13) étant fixé en regard de cette autre face.

9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que la goulotte métallique (14) est ouverte vers ladite autre face ouverte du boîtier (15), l'aile extérieure de cette goulotte (14) étant fixée au boîtier (15) sensiblement dans le prolongement de la face (16) du boîtier opposéeaux ouvertures (7).

10. Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le bord libre (14a) de l'aile extérieure de la goulotte (14) s'étend à une certaine distance du bord adjacent (16a) de la face (16) opposée aux ouvertures et en ce que cette face (16) comporte des orifices (17, 18) de passage d'air.

11. Dispositif conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que la face opposée (16) du boîtier comprend au moins un orifice allongé (17) s'étendant de façon sensiblement verticale sur ladite face et en ce qu'une nervure (19) en saillie sur cette face (16) s'étend le long du bord de cet orifice allongé (17) qui est le plus éloigné de la thermistance (13).