FR2761756A1 - SAFETY DEVICE FOR A STOVE COMPRISING A SENSOR MEASURING THE THERMAL CONDUCTIVITY OF GASES - Google Patents

SAFETY DEVICE FOR A STOVE COMPRISING A SENSOR MEASURING THE THERMAL CONDUCTIVITY OF GASES Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de sécurité pour appareil de chauffage à combustible solide, liquide ou gazeux dont on désire arrêter la combustion dès qu'un taux prédéterminé de gaz dangereux ou non désiré est atteint dans l'environnement de l'appareil, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de détection (C) composé principalement d'un capteur (A) mesurant la conductivité thermique des gaz.The invention relates to a safety device for a heating device with solid, liquid or gaseous fuel, the combustion of which it is desired to stop as soon as a predetermined rate of dangerous or unwanted gas is reached in the environment of the device, characterized in what it comprises a detection assembly (C) mainly composed of a sensor (A) measuring the thermal conductivity of the gases.

Description

La présente invention concerne un dispositif de sécurité ou de régulationThe present invention relates to a safety or regulation device

pour appareil de chauffage à combustible liquide, solide, gazeux, notamment mais  for heating apparatus with liquid, solid, gaseous fuel, in particular but

non limitativement pour appareil de chauffage mobile à pétrole.  not limited to mobile petroleum heater.

Dans les appareils mobiles à pétrole, le dégagement de chaleur est obtenu par catalyse du combustible amené dans la zone de catalyse par capillarité au moyen  In mobile petroleum devices, heat is produced by catalysis of the fuel brought into the catalysis zone by capillarity by means of

d'une mèche.of a wick.

Un actionneur ou mécanisme de manoeuvre permet de commander la sortie  An actuator or operating mechanism makes it possible to control the output

ou l'effacement de la mèche dans un porte-mèche et par là l'extinction du poële.  or erasing the wick in a wick holder and thereby extinguishing the stove.

Ce type d'appareil doit être équipé d'un système de sécurité imposant son arrêt total par extinction avant que la teneur en CO2 du local atteigne des seuils prédéterminés et interdisant la possibilité de réallumage tant que la cause ayant  This type of device must be equipped with a safety system requiring its total shutdown by extinction before the CO2 content of the room reaches predetermined thresholds and prohibiting the possibility of re-ignition as long as the cause having

motivé cette arrêt n'a pas disparue.  reasoned for this judgment has not disappeared.

Actuellement, la norme impose l'arrêt total pour un taux de CO2 compris entre 0,6 et 1 %. Ce taux de CO2 est, à l'heure actuelle, très difficile à mesurer dans  Currently, the standard requires total shutdown for a CO2 level of between 0.6 and 1%. This CO2 level is currently very difficult to measure in

cet intervalle de valeurs.this range of values.

On ne connaît qu'un détecteur à infra-rouge capable de remplir cette fonction de manière fiable mais son prix est très élevé et son utilisation sur un poële à pétrole conduisait à doubler le prix de revient de l'appareil. Une application grand public de  There is only one known infrared detector capable of fulfilling this function reliably, but its price is very high and its use on an oil stove resulted in doubling the cost price of the device. A consumer application from

ce type de détecteur n'est donc pas envisageable.  this type of detector is therefore not possible.

Pour résoudre ce problème, la solution actuelle est d'évaluer indirectement le taux de CO2 en mesurant la température au voisinage de l'appareil seulement en pièce laboratoire étanche et sous certaines conditions d'environnement. Dans ces conditions limites cette température est en corrélation avec le taux de CO2. De tels appareils sont par exemple décrits dans les documents US-A-4,493,634, EP-A-0  To solve this problem, the current solution is to indirectly assess the CO2 level by measuring the temperature in the vicinity of the device only in a sealed laboratory room and under certain environmental conditions. Under these boundary conditions, this temperature is correlated with the rate of CO2. Such devices are for example described in documents US-A-4,493,634, EP-A-0

075 602 et FR 95 03236 de la demanderesse.  075 602 and FR 95 03236 of the applicant.

Cette solution fait appel à de multiples composants (sonde, thermostat, thermocouples ou autres), et sa fiabilité et sa précision dépendent notamment du type de la pièce d'habitation, de la température prélevée, du nombre de composants, etc... La demanderesse propose une solution nouvelle à ce problème qui permet de mesurer directement un taux de CO2, par exemple inférieur à 1 %, sans  This solution uses multiple components (probe, thermostat, thermocouples or others), and its reliability and accuracy depend in particular on the type of living room, the temperature taken, the number of components, etc. Applicant proposes a new solution to this problem which makes it possible to directly measure a level of CO2, for example less than 1%, without

augmenter notablement le prix de l'appareil.  significantly increase the price of the device.

La demanderesse a eu l'idée d'utiliser un détecteur de gaz fonctionnant sur  The Applicant had the idea of using a gas detector operating on

le principe de la conductivité thermique des gaz.  the principle of the thermal conductivity of gases.

Des détecteurs fonctionnant sur ce principe ne sont utilisés actuellement l0 qu'en très faible nombre dans les laboratoires de recherche ou de mesure, et pour des taux de productions gazeuses beaucoup plus élevés que ceux qui concernent les  Detectors operating on this principle are currently used only 10 in very small numbers in research or measurement laboratories, and for gas production rates much higher than those concerning

poêles à pétrole. Ils n'ont pas d'application industrielle connue.  petroleum stoves. They have no known industrial application.

La demanderesse a dû résoudre plusieurs problèmes pour adapter ce détecteur à cette application industrielle nouvelle et notamment: concevoir un circuit de mesure spécifique, - définir une procédure de discrimination entre le CO2 et un autre élément  The plaintiff had to solve several problems to adapt this detector to this new industrial application and in particular: to design a specific measurement circuit, - to define a discrimination procedure between CO2 and another element

gazeux qui présenterait une conductivité thermique très proche de celle du CO2.  gaseous which would have a thermal conductivity very close to that of CO2.

Cette application industrielle n'est pas limitée aux poëles à pétrole, elle peut être généralisée à tous les appareils de chauffage à combustion de combustible  This industrial application is not limited to petroleum stoves, it can be generalized to all fuel combustion heaters

solide, liquide, gazeux.solid, liquid, gaseous.

On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description qui suit faite en  The invention will be better understood using the following description given in

référence à la figure unique annexée qui est un schéma fonctionnel du dispositif  reference to the single appended figure which is a functional diagram of the device

conforme à l'invention.according to the invention.

Le dispositif représenté à titre d'exemple non limitatif comporte principalement un actionneur (10) commandé par un ensemble de commande électronique (B) (avec son micro-processeur), un ensemble de détection (C) (avec son capteur de gaz A), un ensemble de discrimination (D), une source d'énergie et un arrêt manuel (11). Dans l'application spécifique du poële à pétrole, l'actionneur  The device shown by way of nonlimiting example mainly comprises an actuator (10) controlled by an electronic control assembly (B) (with its microprocessor), a detection assembly (C) (with its gas sensor A) , a discrimination unit (D), a power source and a manual stop (11). In the specific application of the oil stove, the actuator

(10) est un actionneur de mèche.(10) is a wick actuator.

Un capteur de gaz (A), mesurant la conductivité thermique des gaz, est généralement constitué d'un élément résistif chauffant (3) déposé par des techniques connues de micro-électroniques sur une fine membrane isolée électriquement et  A gas sensor (A), measuring the thermal conductivity of gases, generally consists of a resistive heating element (3) deposited by known techniques of microelectronics on a thin membrane electrically insulated and

thermiquement, d'un capteur de température (4) déposé sur un support en silicone.  thermally, a temperature sensor (4) deposited on a silicone support.

La mesure résulte de la dissipation thermique de la membrane, elle-même résultant de la conductivité thermique du gaz environnant ladite membrane. Pour l'application au poële à pétrole et aux autres types de poëles, le capteur (A) est associé à un circuit spécifique pour former l'ensemble de détection (C) fonctionnant comme suit: L'élément chauffant (3) est activé par une électronique (1), le capteur de température (4) lit la valeur de conductivité thermique du gaz à l'aide d'un pont de  The measurement results from the thermal dissipation of the membrane, itself resulting from the thermal conductivity of the gas surrounding said membrane. For application to petroleum stoves and other types of stoves, the sensor (A) is associated with a specific circuit to form the detection assembly (C) operating as follows: The heating element (3) is activated by electronics (1), the temperature sensor (4) reads the thermal conductivity value of the gas using a bridge

Wheatstone (5) associé à un amplificateur (2).  Wheatstone (5) associated with an amplifier (2).

Lorsque la teneur en gaz détectée par (A) atteint un seuil prédéterminé considéré dangereux, l'ensemble électronique (B) commande l'actionneur (10) et de  When the gas content detected by (A) reaches a predetermined threshold considered dangerous, the electronic assembly (B) controls the actuator (10) and

ce fait provoque l'arrêt du poële.  this fact causes the stove to stop.

Ainsi le poële s'arrête chaque fois que le seuil est atteint, que le gaz soit du CO2, ou un mélange de gaz ou un élément gazeux comme l'ammoniac dont les  Thus the stove stops each time the threshold is reached, whether the gas is CO2, or a mixture of gases or a gaseous element such as ammonia whose

conductivités seraient très proches de celles du CO2.  conductivities would be very close to those of CO2.

Si on souhaite éliminer les arrêts qui ne seraient pas dus à des dégagements dangereux de C02, on ajoutera au dispositif un ensemble de discrimination (D) géré par le microprocesseur (8) de l'ensemble de commande (B), et pouvant fonctionner selon divers critères tels que de reconnaissance d'autres gaz, tels que: - ammoniac, - azote, - solvants, 2 5 - alcool,  If we want to eliminate stops that are not due to dangerous C02 releases, we will add to the device a discrimination set (D) managed by the microprocessor (8) of the control set (B), and which can operate according to various criteria such as recognition of other gases, such as: - ammonia, - nitrogen, - solvents, 2 5 - alcohol,

- etc...- etc ...

L'ensemble de commande (B) comporte encore d'autres éléments, par  The control assembly (B) includes other elements, for example

exemple une détection de température (9) pouvant servir à thermostater l'appareil.  example a temperature detection (9) which can be used to thermostate the device.

De plus, une action sur un bouton-poussoir (11) doit être obligatoire pour mettre en marche le poële, et un module électronique (7) surveille l'état de la source  In addition, an action on a push button (11) must be mandatory to start the stove, and an electronic module (7) monitors the state of the source.

d'alimentation (6).supply (6).

Les avantages de l'invention sont les suivants: - mesure directe du taux de C02 dans la pièce (excellente corrélation avec la combustion), conformité parfaire sur décret n* 92-1280 du 10/12/92 et à la norme NF D -300, - utilisation de l'appareil impossible en cas de défaillance de l'énergie  The advantages of the invention are as follows: - direct measurement of the rate of C02 in the room (excellent correlation with combustion), perfect compliance with decree n * 92-1280 of 10/12/92 and with standard NF D - 300, - device cannot be used in the event of energy failure

auxiliaire même avec un allumage extérieur (allumettes...).  auxiliary even with an external ignition (matches ...).

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité pour appareil de chauffage à combustible solide, liquide ou gazeux dont on désire arrêter la combustion dès qu'un taux prédéterminé de gaz dangereux ou non désiré est atteint dans l'environnement de l'appareil, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de détection (C) composé principalement d'un capteur (A) mesurant la conductivité thermique des gaz.  1. Safety device for a heating appliance with solid, liquid or gaseous fuel, the combustion of which it is desired to stop as soon as a predetermined rate of dangerous or unwanted gas is reached in the environment of the appliance, characterized in that it comprises a detection assembly (C) mainly composed of a sensor (A) measuring the thermal conductivity of the gases. 2. Dispositif de sécurité selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le capteur (A) comporte un élément chauffant activé par une électronique (1) et un capteur de température (4) monté dans un pont de Wheatstone (5) associé à un2. Safety device according to the preceding claim, characterized in that the sensor (A) comprises a heating element activated by electronics (1) and a temperature sensor (4) mounted in a Wheatstone bridge (5) associated with a amplificateur (2).amplifier (2). l0  l0 3. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 2,3. Safety device according to any one of claims 1 to 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble de discrimination (D) permettant de distinguer une production de CO2 d'une production gazeuse ayant  characterized in that it further comprises a set of discrimination (D) making it possible to distinguish a production of CO2 from a gas production having une conductivité thermique proche de celle du CO2.  a thermal conductivity close to that of CO2. 4. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,  4. Safety device according to any one of claims 1 to 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un bouton-poussoir (1 1) dont l'action est  characterized in that it further comprises a push button (1 1) whose action is obligatoire pour mettre en marche le poële.  mandatory to start the stove. 5. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,  5. Safety device according to any one of claims 1 to 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un détecteur de température (9) servant à  characterized in that it further comprises a temperature detector (9) serving to thermostater l'appareil.thermostate the appliance.
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