Eléments plats de chauffage électrique

Abstract

 Eléments plats de chauffage électrique, obtenus par le fait qu'on applique une couche conductrice d'électricité filiforme (9) sur une feuille support isolante, poreuse (4), qu'on recouvre cette couche conductrice (9) et son support (8) d'une ou plusieurs feuilles de recouvrement (10) isolantes poreuses, de même nature que la feuille support, qu'on solidarise le tout au moyen d'un liant ou d'un imprégnant, et qu'on durcit le tout sous presse par la prise du liant ou la polymérisation de l'imprégnant.

Description

[0001] La présente invention a pour objet un élément plat de chauffage électrique, son procédé de fabrication, ainsi que des appareils chauffants équipés de tels éléments. L'invention peut être appliquée aux appareils de chauffage industriels, aux appareils de chauffage domestiques et aux appareils ménagers équipés d'un dispositif de chauffage.

[0002] Il existe déjà des éléments de chauffage plats consitués d'un support en matière isolante, notamment un support en carton de mica, autour duquel est enroulé un fil résistant électrique. Il est également connu de disposer une résistance,découpée hors d'un feuillard métallique, entre deux couches isolantes reliées ensemble, mais laissant de l'espace pour la dilatation du métal résistant par rapport à la matière isolante. Par ailleurs, il est connu de solidariser une couche métallique ou semi-conductrice avec un support isolant plat, notamment au moyen des techniques de circuits imprimés.

[0003] La présente invention a pour but d'enrober sans jeu dans une matière isolante un ruban ou un tracé en matière conductrice d'électricité, afin d'obtenir un produit d'une très grande solidité mécanique. Un autre but de l'invention est un produit dont la température de la couche conductrice d'électricité peut atteindre des valeurs élevées; (incadescence jusqu'au rouge foncé ou davantage).

[0004] De tels résultats peuvent être obtenus, suivant l'invention, par le fait qu'on applique une couche conductrice d'électricité, filiforme, sur une feuille support isolante, poreuse, qu'on recouvre cette couche conductrice et son support d'une ou plusieurs feuilles de recouvrement isolantes, poreuses, de même nature que la feuille support, qu'on solidarise le tout au moyen d'un liant ou d'un imprégnant, et qu'on le durcit sous presse par la prise du liant ou la polymérisation de l'imprégnant. De cette manière, on obtient un produit d'une très grande homogénéité, présentant une execellente solidité mécanique.

[0005] Lorsque l'élémént chauffant est destiné à produire des températures élevées, la matière du support isolant et du recouvre­ment doit être transparent aux rayons infra-rouges et rouges. Un tel matériau est par exemple le mica sous ses différentes apparitions: muscovite, phlogopite, vermiculite. De préférence, l'impregnant possèdera aussi cette qualité. C'est le cas pour les vernis silicone. Les vernis silicone peuvent être utilisés, malgré le fait qu'ils se décomposent partiellement à haute température. En effet, leurs produits de décomposition, non volatils, conservent une cohérence convenable et gardent leur qualité d'isolant électrique et de protection mécanique.

[0006] La feuille de support isolante peut être recouverte d'un seul côté d'un tracé conducteur ou peut servir de mandrin plat pour l'enroulage d'un ruban mince, conducteur d'électricité.

[0007] Le tracé conducteur peut être obtenu par exemple par découpage d'un feuillard métallique par voie chimique, électro­chimique, mécanique, ou par rayon laser. Le choix de la nature du feuillard dépend de la température que peut prendre la matière conductrice d'électricité et peut être par exemple du cuivre, de l'aluminium, de l'acier ou un alliage ferro-nickel ou nickel-­chrome.

[0008] La matière isolante de base est de préférence constituée par des fibres ou paillettes minérales, par exemple: amiante, fibre de verre, laine de roche, papier de mica.

[0009] Le liant peut être du type minéral, par exemple un sel alcalin à base de silicate, phosphate, borate ou borophosphate, notamment du silicate de potassium ou verre soluble.

[0010] A la place du liant inorganique, il est possible d'utiliser un imprégnant résistant à la chaleur tel qu'une résine silicone thermodurcissable produisant un ensemble polymérisé de qualité souple ou de qualité rigide.

[0011] Suivant un exemple de réalisation, représenté à la figure 1, une résistance métallique 1 est enrobée de chaque côté par une ou plusieures couches de papier de mica 2, impregnées par une résine silicone. Le nombre de ces couches, habituellement deux, est défini d'après l'isolation électrique et la résistance mécanique exigées. Au moment de l'assemblage, l'imprégnant n'est pas ou n'est pas complètement polymérisé. La polymérisation finale a lieu sous presse à une température convenable et assure ainsi une excellente homogénéité de l'ensemble, garantissant une longue durée de vie de l'élémént chauffant.

[0012] En variante, des feuilles de papier de mica sont placées de part et d'autre d'un circuit métallique découpé et l'ensemble est imprégné dans un bain de résine silicone ou un bain de silicate de potasse. La cohésion et les autres propriétés de l'ensemble sont alors obtenues par pressage à chaud.

[0013] Suivant une autre variante, le feuillard résistant est couché sur deux épaisseurs de papier de mica imprégné d'une résine silicone. L'ensemble est ensuite partiellement polymérisé suivant un cycle de pression et de température adéquats. Le circuit résistant est ensuite découpé par voie chimique, la micanite faisant office de support mécanique. Après cette opération, on pose sur le tracé résistant deux épaisseurs de papier de mica, imprégné de la même résine, et on rend l'ensemble homogène par un deuxième cycle de cuisson, amenant la polymérisation complète.

[0014] Un autre exemple est représenté à la figure 2. Un élément plat de chauffage électrique est constiué d'une semelle de répar­tition de chaleur 3, d'un support 4, d'une couche conductrice 5, et d'un recouvrement en papier de vermiculite 6 disposé entre la couche conductrice 5 et une paroi d'appui arrière 7. Lors de l'application de la chaleur, nécessaire à la polymérisation du vernis silicone dont sont impregnés le support et le papier de vermiculite, la vermiculite subit une expansion qui peut atteindre le décuple de son volume initial. Grâce à cet effet, la couche conductrice et son support sont plaqués sur la semelle 3, ce qui garantit un excellent contact thermique entre cette semelle et la couche conductrice, tandis qu'entre la couche conductrice 5 et la paroi d'appui arrière 7, une épaisseur convenable d'isolant calorifique empêche les pertes de chaleur vers cette paroi d'appui arrière 7.

[0015] Un troisième exemple est représenté à la figure 3. Un support en carton de mica 8 sert de mandrin de bobinage à un ruban mince métallique 9. Ce support et le ruban 9 sont recouverts de part et d'autre par deux feuilles de recouvrement 10. Le tout est solidarisé sous presse lors d'un cycle de polymérisation de la résine silicone dont sont imprégnés le support 8 et les feuilles 10.
L'excellente solidité de l'ensemble est conditionnée par le fait de l'homogénéité de la matière isolante qui est la même des deux côtés de la résistance électrique et qui est réalisée, notamment par les liaisons qui se forment, grâce au durcissement sous pression, à travers les interstices du tracé résistant de la couche résistante filiforme. Les liaisons à travers ces interstices sont facilitées par le fait que l'épaisseur de la couche résistante est toujours très faible, généralement, sensiblement inférieure à 0,1mm.

[0016] Cette solidité se maintient même si le liant se décompose partiellement sous l'effet de la chaleur ou de la température. De ce fait, l'utilisation de ces éléments chauffants peut être envisagée dans des appareils dissipant la chaleur surtout par rayonnement, par exemple dans des grille-pains et appareils de chauffage par rayonnement. L'avantage particulier de ces éléments chauffants est le fait que les conducteurs de chauffage, même incandescents sont recouverts d'une couche isolante électrique et mécaniquement résistante, aussi bien à l'état froid qu'à l'état chaud. Tout contact accidentel d'un conducteur d'électricité avec un ustensile métallique, par exemple une fourchette, est ainsi exclu.

[0017] Lorsque la chaleur doit être dissipée vers un seul côté, il est possible de revouvrir le côté opposé d'une couche réfléchis­sante, par exemple obtenue par évaporation sous vide d'un métal réfractaire ou simplement par collage à l'aide d'une résine silicone d'un feuillard mince argenté, nicklé ou chromé. Une telle mesure réduit fortement la dissipation de la chaleur du côté de la couche réfléchissante.

[0018] En recouvrant les deux côtés d'une couche réfléchissante, il est possible d'abaisser la température de l'élément à l'endroit de ces couches et d'obtenir des surfaces de chauffage par convection qui ne sont pas en contact électrique avec la résistance de chauffage.

Revendications

1. Procédé de fabrication d'un élément plat de chauffage électrique, constitué d'une résistance électrique disposée entre des feuilles isolantes,
      caractérisé en ce qu'on applique une couche conductrice d'électricité, filiforme, (1,5,9) sur une feuille support isolante, poreuse (2,4,8), qu'on recouvre cette couche conductrice et son support d'une ou plusieurs feuilles de recouvrement isolantes (2,6,10), poreuses, de même nature que la feuille support, qu'on solidarise le tout au moyen d'un liant ou d'un imprégnant et qu'on le durcit sous presse par la prise du liant ou la polymérisation de l'imprégnant.

2. Procédé de fabrication suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on imprégne les feuilles de support (2,4,8) et de recou­vrement (2,6,10) avant leur assemblage avec la résistance électrique

3. Procédé de fabrication suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on polymérise partiellement une au moins des feuilles support (2,4,8) ou de recouvrement (2,6,10) avant leur assemblage avec la résistance électrique(1,5,9).

4. Elément plat de chauffage électrique, constitué d'une résis­tance électrique (1,5,9) disposée entre des feuilles isolantes (2,4,6,8,10) poreuses, imprégnées d'un vernis ou d'un liant, en liaison homogène entr'elles à travers les interstices de la résistance électrique.

5. Elément suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les feuilles isolantes (2,4,6,8,10) sont en papier de mica.

6. Elément suivant la revendication 5, caractérisé en ce que une des deux feuilles de support ou de recouvrement (6) est en papier de vermiculite.

7. Elément suivant une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'imprégnant est un liant inorganique.

8. Elément suivant une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'imprégnant est une résine silicone thermodurcissable.

9. Elément de chauffage suivant une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il équipe un dispositif de chauffage et est disposé entre une semelle (3) de répartition de chaleur et une paroi arrière (7).

10. Elément de chauffage suivant une des revendications 4 à 8 caractérisé en ce qu'il équipe un dispositif de chauffage dans lequel la chaleur est dissipée par rayonnement.

11. Elément de chauffage suivant une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'une de ses surfaces au moins est recouverte d'une couche réfléchissante

Dessins