Elément de chauffage

Abstract

 L'invention est relative à un élément de chauffage électrique destiné à des appareils de chauffage électrique industriels, domestiques ou ménagers, qui comporte au moins un élément chauffant plat (5) associé à un support (7) cons­titué par une structure en nid d'abeille ou grille en un composé à base de mica, notamment en papier de mica imprégné.

Description

Objet de l'invention

[0001] La présente invention est relative à un élément de chauffage électrique destiné à être placé dans des appa­reils de chauffage industriel, domestique ou ménager, par exemple.

Etat de la technique

[0002] On connaît des éléments de chauffage plats qui sont par exemple constitués d'une ou plusieurs feuilles de papier mica imprégné, d'un conducteur électrique plat et d'une ou plusieurs feuilles de papier mica imprégné disposées sur la deuxième face du conducteur électrique.

[0003] Par la demande de brevet WO 88/04 874 de la deman­deresse et par un nombre d'autres publications, comme par exemple EP-A-0 127 226, EP-A-0 202 969 et FR-A-2 395 661, on connaît des éléments de chauffage plats comportant un conducteur électrique enrobé de mica, qui sont destinés à être utilisés dans des appareils de chauffage électrique. Le document CH-A-607 528 décrit également un élément de chauffage plat équipé de circuits de régulation, constitué d'un conducteur électrique noyé entre deux couches de résine synthétique.

[0004] Toutefois, lors de l'échauffement, l'élément de chauffage plat a tendance à se dilater et on observe des zones dans lesquelles le contact entre l'élément de chauffage et la surface à chauffer n'est plus intime. Cet effet conduit à une modification du mode de transfert thermique: on passe de la conduction à du rayonnement combiné à de la convection. Ceci conduit localement à une augmentation de la température de l'élément de chauffage plat, qui peut entraîner un phéno­mène d'emballement thermique qui aboutit à la destruction de l'élément chauffant ou bien à des altérations de celui-ci comme la présence de fissures, de plis ou de modification de la couleur du substrat.

[0005] Par le document FR-A-2 610 098, on connaît des panneaux sandwich chauffants et/ou refroidissants, constitués par une âme légère permettant le logement d'accessoires et de deux peaux monocouches ou multicouches, dont au moins une peau monocouche ou une couche de peau multicouche est consti­tuée par un élément chauffant et/ou refroidissant.

[0006] Dans le document US-A-3 737 624, on décrit un élé­ment chauffant complexe comportant un élément chauffant plat, une couche d'amiante, une couche d'amiante revêtue sur les deux faces d'une feuille réflectrice d'aluminium et deux couches d'amiante constituées d'une feuille d'amiante agencées de manière à créer des cellules.

[0007] L'agencement décrit ne fournit toutefois pas un ensemble rigide et suffisamment résistant d'un point de vue mécanique. Il permet une déformation de l'élément chauffant sous l'effet de la chaleur, qui conduit à une modification du mode de transfert thermique, notamment à cause du manque d'adhérence entre couches. La structure en amiante constitue également une couche compressible. De plus l'amiante ne convient pas dans bon nombre d'applications notamment dans les appareils domestiques.

[0008] En outre, la complexité des ensembles décrits dans les deux documents susmentionnés, notamment l'utilisation de couches diverses en matériaux divers conduit à des éléments de chauffage onéreux peu rigides et peu stables thermique­ment. Le manque de résistance mécanique à la déformation sous l'effet de la chaleur doit alors être compensé par l'accrois­sement de l'épaisseur de l'élément chauffant.

[0009] Aucun des documents de l'état de la technique susmentionné ne suggère l'utilisation d'une âme légère mais mécaniquement très résistante à la déformation, notamment une déformation due à l'effet de la chaleur, et qui est compati­ble avec l'élément chauffant plat en tant que tel.

But de l'invention

[0010] La présente invention vise à fournir un élément de chauffage électrique destiné à être placé dans des appareils de chauffage industriel, domestique ou ménager, qui ne pré­sente pas les inconvénients susmentionnés de l'état de la technique. Elle vise en particulier à fournir un élément de chauffage électrique dans lequel est assuré le maintien de l'élément chauffant plat contre la surface à chauffer ou dans la direction de l'utilisation de la chaleur émise.

Eléments essentiels de l'invention

[0011] Le but de la présente invention est atteint par un élément de chauffage du type susmentionné qui comporte au moins un élément chauffant plat solidarisé par arrimage par plots, par ceinturage ou par collage, à un support constitué par une structure en nid d'abeille ou grille en un composé à base de mica, notamment en papier de mica imprégné.

[0012] On constate avantageusement que les effets néfastes propres aux éléments de chauffage connus sont éliminés ou du moins considérablement réduits. En effet, le support struc­turé permet une mise en compression de l'élément chauffant plat contre la surface à chauffer et garantit une pression répartie sur la surface dudit élément chauffant plat.

[0013] Il en résulte une meilleure exploitation de l'éner­gie thermique diffusée et une performance accrue de l'élément chauffant plat qui est, de plus, soumis à des sollicitations moindres. Il en résulte également, dans des conditions d'uti­lisation égales, une durée de vie prolongée.

[0014] Selon une forme d'exécution preférée, l'élément chauffant plat est constitué de conducteurs électriques noyés dans des feuilles de papier mica imprégné. Il en résulte que les dilatations thermiques de l'un ou de l'autre sont égales et que la stabilité de l'élément de chauffage de l'invention s'en trouve encore améliorée.

[0015] Le support en nid d'abeille peut être rendu soli­daire à l'élément de chauffage plat par arrimage par plots ou par ceinturage. On peut également prévoir une solidarisa­tion par collage, notamment lorsque les matériaux de l'élé­ment chauffant plat et du support sont compatibles.

[0016] On peut encore avantageusement prévoir que le support de structure en nid d'abeille ou analogue est recou­vert, sur la face opposée, à l'élément de chauffage plat, d'une plaque réflectrice. Celle-ci peut être constituée d'un matériau connu en soi qui remplit la fonction de réflection et qui résiste aux sollicitations thermiques et/ou mécaniques auxquelles il est soumis. Cette plaque réflectrice peut également remplir d'autres fonctions telles qu'un arrêt pour des fixations par plots, plaque de base de la structure de l'appareil de chauffage équipé du dispositif de chauffage conforme à l'invention et fermeture des creux de la structure en nid d'abeille ou analogue en vue de confiner les masses d'air et limiter la convection.

[0017] L'élément de chauffage conforme à la présente invention permet la fixation d'un élément de chauffage plat contre une surface de chauffe d'un appareil de chauffage en assurant un maintien adéquat de l'élément de chauffage plat. Il garantit également l'isolation thermique sur la face arrière du montage, une augmentation des performances à l'utilisation, une résistance aux chocs élevée ainsi qu'une grande sécurité électrique à l'arrière du montage. Il est également aisé de prévoir une sortie des connexions électri­ques et, éventuellement, l'implantation de moyens de régula­tion, tels qu'un thermostat, ou de limitation de courant par exemple. Le support structuré en nid d'abeille ou analogue peut alors être muni d'encoches, découpes ou analogue.

[0018] En variante, on peut également prévoir de remplir les creux du support structuré par une matière expansable comme par exemple de la vermiculite. Cette forme d'exécution permet d'augmenter la taille des alvéoles du support struc­turé grâce à la pression libérée par l'expansion du matériau de remplissage.

[0019] A titre d'exemple non limitatif, on peut combiner, selon l'invention, un élément de chauffage plat en mica connu en soi avec un support structuré en nid d'abeille en mica et recouvrir le dos du support d'une feuille métallique en aluminum, en acier inoxydable ou constituée d'une feuille d'aluminium collée sur une feuille d'acier inoxydable ou encore d'une feuille à base de mica.

[0020] L'élément de chauffage conforme à la présente invention convient particulièrement bien pour une application contre les surfaces à chauffer en fonte, en vitro-céramique, en aluminum, en acier inoxydable ou en acier sandwich ou autres matériaux organiques adéquats.

[0021] En variante, on peut également utiliser l'élément de chauffage conforme à l'invention sans surface à chauffer, c'est-à-dire par exemple dans des grille-pains.

[0022] Le support structuré en nid d'abeille peut par exemple être réalisé à l'aide de languettes à base de papier mica imprégné, munies de fentes et emboîtées les unes dans les autres. Il est bien évident que l'épaisseur de celles-­ci peut varier avec la pression à appliquer ainsi qu'avec la hauteur et l'espacement de celle-ci. En général, l'épaisseur est comprise entre 0,1 et 1,0 mm et la hauteur est comprise entre 3 et 10 mm, l'espacement des languettes pouvant varier de 1 à 25 mm.

[0023] On a obtenu des gammes de température allant jus­qu'à 750°C à la surface de l'élément de chauffage plat.

Brève description de la figure

[0024] L'invention est décrite en détail à l'aide des exemples qui suivent et en référence au dessin qui est une représentation schématique d'un appareil de chauffage élec­trique équipé d'un élément de chauffage conforme à l'inven­tion.

Description détaillée

[0025] A la figure, on a représenté schématiquement une surface à chauffer 1 telle que par exemple le fond d'une cuve de friteuse ou une plaque en vitro-céramique. Un élément de chauffage 3 conforme à l'invention est solidarisé sur la face inférieure de la surface à chauffer 1 par des moyens connus en soi (non représentés). L'élément de chauffage se compose d'un élément chauffant plat 5 associé à un support structuré en nid d'abeille ou analogue 7, par exemple une structure en croisillon, notamment une grille à base de papier mica impré­gné, et d'une plaque réflectrice 9 fixée contre le support structuré, sur la face opposée à l'élément chauffant plat.

Exemple 1: Application à une friteuse électrique.

[0026] On place un élément de chauffage conforme à l'in­vention contre la face inférieure du fond d'une cuvette de friteuse. Le support structuré de l'élément de chauffage de l'invention consiste en un croisillon réalisé à partir de papier mica imprégné ayant une épaisseur de 0,4 mm. Le sup­port présente une hauteur de croisillon de 10 mm et un pas de croisillon de 10 mm également. L'élément de chauffage est de forme circulaire et présente un diamètre de 150 mm. La plaque réflectrice pouvant présenter une dimension supé­rieure, consiste en un acier inoxydable du type inox 304 et est vissée ou soudée ou bien brasée au fond de la cuvette qui présente une dimension de l'ordre de 250 mm. L'élément de chauffage conforme à l'invention a une puissance de 1500 W. Notons encore que la cuvette de friteuse est en aluminum et présente une épaisseur de l'ordre de 2 mm.

[0027] On a constaté que les résultats obtenus sont géné­ralement supérieurs à ceux que l'on obtient avec des moyens connus, par exemple du type tube blindé d'un diamètre de couronne de 185 mm et d'une puissance de 1500 W, serti dans le fond de la cuvette en aluminum. On constate notamment que la montée en température de 15°C à 185°C est d'au moins 30 secondes plus rapide, lors du chauffage de 2 l d'huile, le temps total étant de plus ou moins 660 secondes. Par ail­leurs, la température est répartie de manière plus uniforme et l'agencement conforme à l'invention est plus simple et plus compact. Les dimensions extérieures notamment sont réduites par rapport à l'état de la technique.

Exemple 2: Plaque chauffante en vitro-céramique

[0028] On a placé un élément de chauffage conforme à l'invention d'un diamètre de 180 mm et d'une puissance de 2000 W sous une plaque de cuisson en vitro-céramique de cuisinière électrique. La plaque en vitro-céramique a une épaisseur de 4 mm et une dimension de 250 x 250 mm. L'élément de chauffage présente des dimensions proches de celles de la plaque en vitro-céramique et est constitué d'un élément chauffant plat et d'un croisillon réalisé à partir de papier mica imprégné d'une épaisseur de 0,4 mm, d'une hauteur de croisillon de 10 mm, le pas du croisillon étant également de 10 mm. L'élément de chauffage est clamé à l'aide d'une feuille métallique vissée ou soudée ou brasée au châssis de la cuisinière.

[0029] On obtient des résultats supérieurs au dispositif classique constitué par une taque de fonte ayant un diamètre de 180 mm et une puissance de 2000 W ou par des plaques en vitro-céramique associées à des lampes à halogène et à un élément chauffant filiforme bobiné ayant également un diamè­tre de 180 mm et une puissance totale de 2000 W. En effet, le temps nécessaire pour amener à ébullition 1 l d'eau à 20°C dans une casserole inox spéciale cuisinière électrique à fond plat d'un diamètre de 180 mm est sensiblement réduit par rapport aux cas dans lequels on utilise des moyens de chauf­fage classiques du type susmentionné.

Elément de chauffage utilisé	Temps nécessaire pour faire bouillir 1 l d'eau à 20°C
fonte φ 180 mm	8 min
vitro-céramique	9 min 15 sec
élément de l'invention	4 min 30 sec

[0030] Par ailleurs, l'agencement du dispositif conforme à l'invention est sensiblement moins fragile au transport, au montage et en fonctionnement que le système classique, notamment pour ce qui concerne la résistance aux chocs et aux vibrations.

Revendications

1. Elément de chauffage électrique caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément chauffant plat (5) solidarisé par arrimage par plots, par ceinturage ou par collage, à un support (7) constitué par une structure en nid d'abeille ou grille en un composé à base de mica, notamment en papier de mica imprégné.

2. Elément de chauffage électrique selon la reven­dication 1 caractérisé en ce que l'élément chauffant plat consiste en des conducteurs électriques noyés dans des feuil­les de papier mica.

4. Elément de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte, sur la face opposée à l'élément chauffant plat, une plaque réflectrice.

5. Elément de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation ou de limitation encastrés.

6. Elément de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les creux du support structuré en nid d'abeille ou analo­gue sont remplis d'une matière expansable, comme par exemple la vermiculite.

7. Utilisation de l'élément chauffant plat selon l'une quelconque des revendications précédentes dans les appareils de chauffage électrique industriels, domestiques ou ménagers, pour le chauffage par contact avec une surface à chauffer ou pour le chauffage directionnel.

Dessins