EP0730058B1 - Structure chauffante, notamment pour appareil electromenager, realisée selon une structure sandwich et appareil electromenager comportant une telle structure chauffante - Google Patents

Structure chauffante, notamment pour appareil electromenager, realisée selon une structure sandwich et appareil electromenager comportant une telle structure chauffante Download PDF

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EP0730058B1
EP0730058B1 EP96420069A EP96420069A EP0730058B1 EP 0730058 B1 EP0730058 B1 EP 0730058B1 EP 96420069 A EP96420069 A EP 96420069A EP 96420069 A EP96420069 A EP 96420069A EP 0730058 B1 EP0730058 B1 EP 0730058B1
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EP
European Patent Office
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layer
thermoplastic resin
structure according
electrically insulating
heating
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EP96420069A
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German (de)
English (en)
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EP0730058A1 (fr
Inventor
Dominique Gelus
Jean Louis Brandolini
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SEB SA
Original Assignee
SEB SA
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F75/00—Hand irons
    • D06F75/08—Hand irons internally heated by electricity
    • D06F75/24—Arrangements of the heating means within the iron; Arrangements for distributing, conducting or storing the heat
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/30—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material on or between metallic plates

Definitions

  • the present invention relates to the general technical field of structures heating plates, of the sandwich type, intended to assume a function of high heating commonly exceeding 180 ° Celsius.
  • the present invention relates to a heating structure, in particular for household appliances, made in a limited sandwich structure externally by at least one heating plate and comprising a heater including at least one flat resistive element embedded in a first layer of thermoplastic resin sandwiched between two sheets of insulation electric each adhering to the first layer of thermoplastic resin, the heating unit being linked to the heating plate by at least a second layer of thermoplastic resin.
  • Such a heating structure forms a flat heating element described in the French patent application FR 92.00970 in the name of the same applicant.
  • Such a heating structure is more particularly, but not exclusively, intended to constitute the heating element of an iron whether it is steam or dry, and to ensure the priority function of heating for ironing, and possible secondary function of steam generation.
  • These elements heaters can also be applied without limitation to any household appliance requiring the supply of thermal energy, such as fryers, broilers of all kinds, space heaters radiant or convection panel, or to steam generators stand-alone or linked to irons or kettles or even electric coffee makers.
  • the heating structure is advantageously integrated in an iron of the steam or dry type, and the present invention also relates to directly an iron provided with such a heating structure.
  • the heating structure has been found to perform satisfactorily the function of which has been assigned to it, without being able to note, contrary to what one could have expected, a deterioration in the behavior of the different layers constituting the sandwich structure, despite the high temperatures of operating, commonly exceeding 180 ° Celsius.
  • thermoplastic resins provides many advantages, especially in terms of manufacturing, dissipation thermal, and protection of the resistive element, despite the problems that one might have expected to encounter high operating temperature in due to the reversibility of state of thermoplastic resins subjected to such operating temperatures.
  • the flat heating elements designed according to this principle give accordingly overall satisfaction, but it appeared that in operation, such heating elements could lead to the generation of a leakage current from the sandwich structure of the heating element. Indeed, the thicknesses of the leaves of electrical insulation are sufficiently weak and can lead when the heating element is supplied, upon generation of an electric field in the non-conductive space between the conductive surfaces formed by the resistive element and the heating plates. In such a case, the heating element flat is assimilated to a capacitor providing a leakage current. The generation even a small leakage current must be avoided and the current must way to be kept below a value allowed by the standards accepted in the technical area under consideration.
  • the object of the present invention therefore aims to remedy the problems mentioned above, and to provide a high heating structure sandwich structure temperature in which the electrical tightness is improved in order to reduce or even completely eliminate the generation of a leakage current in said heating structure.
  • Another object of the invention is to provide a heating structure whose thermal transmission is improved and cost reduced, while retaining good resistance over time of the heating structure.
  • Figure 1 shows in a cross section a preferred example of heating structure according to the invention.
  • the heating structure 1 according to the invention and shown in FIG. 1 is of the type high temperature and produced according to a sandwich structure made up of stacking a plurality of layers externally bounded by two elements heat diffusers respectively forming a bottom plate 2 and a plate superior 3.
  • the temperatures commonly reached in such a structure exceed 180 ° C or 200 ° C and preferably even are close to 300 ° C.
  • the plates 2, 3 can be made of any rigid or flexible material used commonly to assume a heat diffusion function, such as steel stainless steel, mild steel, ceramic, vitrocrystalline materials and glass by example, as well as aluminum, this latter material being particularly advantageous when the heating structure is used in an iron iron.
  • the plates 2, 3 can also be made of the same material or on the contrary in two distinct materials according to the envisaged applications, and be of equal thickness or not.
  • the plate 2 forms the ironing soleplate while plate 3 forms the bottom of the vaporization.
  • the heating structure comprises a heating unit produced in the form of a substantially flat resistive element 4, consisting of one or more tracks extending in the same plane along a defined path forming a series of loops or laces between the two plates 2, 3.
  • the resistive element 4 and the loops it comprises extend in the longitudinal plane of symmetry P of the structure heating 1.
  • the resistive element 4 can be made of all commonly used materials used as a heating track such as nickel-chrome alloys or else preferably based on constantan.
  • the thickness and length of the element resistive 4 vary according to the desired electrical power.
  • its thickness (I) is 50 ⁇ m and may vary between 20 to 100 ⁇ m for example; her width (L) is 1mm and may vary between 0.5mm and 3mm.
  • the production of the heating structure is completed by the insertion of the element resistive 4 in a first layer of thermoplastic resin 5, covering at minus the upper and lower parts of the resistive element 4.
  • the resistive element 4 is provided with an electrical insulating coating consisting an upper sheet 6a and a lower sheet 6b adhering respectively to each of the faces of the first layer of thermoplastic resin 5 and delimiting accordingly the heating unit.
  • the material used as an insulating coating electric can of course be chosen from all conventional components used to date by those skilled in the art, depending on the thermal constraints of the heating structure.
  • an electrical insulating material chosen from resins thermosetting, and preferably from polyimide resins or resins silicones.
  • all of the electrical insulating sheets 6a, 6b are made of the same material.
  • the connecting means ensuring adhesion between on the one hand each of the faces respective opposites, 2b, 3a, lower and upper plates 2,3 and other share the upper and lower faces of the electrical insulation sheets 6a, 6b, has at least one other layer of thermoplastic resin, thereby forming respectively a second layer 7a called upper, and a second layer 7b called lower.
  • the invention it is provided to improve the electrical insulation of the structure heating, and reduce leakage currents, to deposit at least one sheet additional electrical insulation 6c between one of the second layers 7a or 7b and one of the sheets of electrical insulation 6a, 6b.
  • This additional sheet 6c is associated with an intermediate layer 7c of an adhesive material ensuring the connection between the electrical insulating sheet 6a, 6b and the additional sheet 6c.
  • the thickness of the sheets of electrical insulation 6a, 6b, 6c is between 15 ⁇ m and 100 ⁇ m, and preferably equal to 25 ⁇ m.
  • the intermediate layer 7c extends from the lower side of the heating structure, i.e. between the element resistive 4 and the heating plate 2 forming the ironing sole.
  • the adhesive material of the intermediate layer 7c can be a silicone adhesive, or preferably a thermoplastic resin.
  • connections between the plates 2, 3 and the sheets of insulation coating 6a, 6b, 6c are made up of a single layer of resin thermoplastic.
  • thermoplastic material used for each of the layers of thermoplastic resin, 7a, 7b, 7c, 5 will preferably have the same composition in each of the layers.
  • at least layers 7a, 7b, 7c will be produced in the same material, and preferably also the first layer of resin 5.
  • the thickness of the intermediate layer 7c of thermoplastic resin and of the second layer of thermoplastic resin 7a, 7b is between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m, and preferably substantially equal to 25 ⁇ m while the first layer of thermoplastic resin 5 is thick between 35 ⁇ m and 150 ⁇ m, and preferably substantially equal to 100 ⁇ m.
  • thermoplastic resin obviously depends on the constraints thermal undergone by the heating structure and within the framework of an application specific to household appliances and in particular to irons steam, we will advantageously choose PFA (Perfluoroalkoxy) or PEEK (polyetheretherketone) to make each of the resin layers.
  • PFA Perfluoroalkoxy
  • PEEK polyetheretherketone
  • other thermoplastic materials such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or FEP (Tetrafluoroethylene Héxafluoropropylène - Nomenclature taken from Editions WEKA volume 1) for example.
  • thermoplastic resin for example the upper layer 7a.
  • the plate lower 2 assumes a specific thermal diffusion function, the rigid element 3 limiting in the upper part the heating structure 1 assuming a function main mechanical stiffening and incidentally thermal diffusion.
  • the rigid element 3 rests directly on the upper sheet 6a of coating electrical insulator, and may consist of a series of spaced blades or lamellae between them.
  • the coating electrical insulation comprises a layer of fabric 10, preferably glass fabric whose weft is impregnated with layers of thermoplastic resin 5. Insulation electric is obtained by the conjunction of the thermoplastic resin 5 and the fabric.
  • the mass of thermoplastic resin is advantageously consisting of three layers of PEEK and a sheet of fabric of glass 10 extending under the resistive element 4.
  • the fabric sheet 10 also provides a mechanical spacer function in the heating structure ensuring with the thermoplastic resin good electrical insulation in the event of overheating of the tracks of the resistive element 4.
  • the presence of at least one sheet of glass fabric facilitates also obtaining the sandwich structure while avoiding the effects of retraction layers of resin which positively influences the flatness of the final product.
  • the thickness of the resin layers 7a, 7b, 7c forming the means of connection with the plates 2,3 is preferably less than that of the fabric sheet 10.
  • the heating structure according to the invention can be produced according to the method obtained described in application FR-92.00970 and its counterpart EP-9342028.8, the descriptions of which are considered to be incorporated into the present application.
  • the thickness of each of the layers of thermoplastic resin 7a, 7b, 7c will preferably be of the order of about 25 microns, while the natural thickness of the resistive element 4 will be of the order of 50 microns (0.05 mm), the thickness of the sheets electrical insulators being close to 25 microns (0.025 mm).
  • the final thickness of the first layer 5 of thermoplastic resin is of the order of 75 ⁇ m, after the stages of assembly and fusion of the three initial layers of resin of a thickness of 25 ⁇ m each.
  • the glass fabric layer 10 is between 40 and 100 ⁇ m, and preferably substantially equal to 50 ⁇ m.
  • the upper and lower plates 2, 3, as well as the material thermoplastic will be chosen so as to have expansion properties substantially identical thermal so as to maintain a gradient of substantially constant temperature throughout the thickness of the sandwich structure.
  • the lower and upper plates 2, 3 will be made of aluminum metal plates, the resistive element 4 being of preferably made of constantan while the three sheets of insulating coating electrical 6a, 6b, 6c will consist of three layers of polyimide.
  • the heating structure according to the invention thus presents thanks to the presence advantageous of several layers of thermoplastic resin, on the one hand good heat transfer properties between the different layers, and on the other hand also good resistance to mechanical and thermal shock, while retaining good adhesion properties between the different layers.
  • heating structure does not require the use of a heavy and expensive industrial infrastructure, and the cost of such a structure heating can therefore be significantly reduced.
  • dielectric properties of the heating structure can be improved and obtained at the lowest cost, by limiting the quantities of thermoplastic materials used to form the first layer of resin 5.
  • the heating structure according to the invention, and in particular the iron comprising such a heating structure has sealing properties to the remarkable vapor obtained at a lower cost.
  • the heating structure allows besides a good control of the thermal distribution of the soleplate of the iron, whether to standardize it or to create differentiated thermal zones of temperature variable.
  • the incorporation of a heating structure in accordance with the invention in the soleplate of a steam iron allows, thanks to the good heat dissipation properties of the heating assembly, to mount the vaporization chamber directly above the upper plate of the sandwich structure. This results in a great simplification of the internal arrangement of the iron positively influencing the cost and ease of manufacture.
  • the heating structure according to the invention is incorporated so preferable in a steam type iron, but it is obvious that its assembly can be extended to any type of iron in general, and also to cooking vessels of the fryer type, to appliances ensuring a function of roasting, or to ensure the formation of steam, such as coffee makers or kettles for example.

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Description

La présente invention concerne le domaine technique général des structures chauffantes plates, du type sandwich, destinées à assumer une fonction de chauffe élevée dépassant couramment 180°Celsius.
La présente invention se rapporte à une structure chauffante, notamment pour appareils électroménagers, réalisée selon une structure sandwich limitée extérieurement par au moins une plaque de chauffe et comportant une unité de chauffe incluant au moins un élément résistif plat noyé dans une première couche de résine thermoplastique prise en sandwich entre deux feuilles d'isolant électrique adhérant chacune à la première couche de résine thermoplastique, l'unité de chauffe étant liée à la plaque de chauffe par au moins une deuxième couche de résine thermoplastique.
Une telle structure chauffante forme un élément chauffant plat décrit dans la demande de brevet français FR 92.00970 au nom de la même demanderesse. Une telle structure chauffante est plus particulièrement, mais non exclusivement, destinée à constituer l'élément de chauffe d'un fer à repasser qu'il soit à vapeur ou à sec, et à assurer la fonction prioritaire de chauffe pour le repassage, et la fonction secondaire éventuelle de génération de vapeur. Ces éléments chauffants peuvent également s'appliquer de manière non limitative à tout appareil électroménager nécessitant la fourniture d'énergie thermique, tel que des friteuses, des appareils à griller de toute sorte, des appareils de chauffage à panneau radiant ou à convection, ou encore à des générateurs de vapeur autonomes ou reliés à des fers à repasser ou encore à des bouilloires électriques, voire même à des cafetières électriques.
Parmi toutes les applications auxquelles il est fait référence précédemment, la structure chauffante est intégrée de manière avantageuse dans un fer à repasser du type à vapeur ou sec, et la présente invention concerne également directement un fer à repasser pourvu d'une telle structure chauffante.
Dans la demande de brevet FR-92.00970 mentionnée précédemment, la structure chauffante s'est avérée remplir de manière satisfaisante la fonction de chauffe qui lui a été dévolue, sans que l'on puisse noter, contrairement à ce que l'on aurait pu escompter, une détérioration de la tenue des différentes couches constituant la structure sandwich, et ce malgré les hautes températures de fonctionnement, dépassant couramment 180°Celsius.
Dans cette réalisation, le recours à des résines thermoplastiques procure de nombreux avantages, notamment en matière de fabrication, de dissipation thermique, et de protection de l'élément résistif, et ce malgré les problèmes que l'on aurait pu supposer rencontrer à haute température de fonctionnement en raison de la réversibilité d'état des résines thermoplastiques soumises à de telles températures de fonctionnement.
Les éléments chauffants plats conçu selon ce principe donnent en conséquence globalement satisfaction, mais il est apparu qu'en fonctionnement, de tels éléments chauffants pouvaient conduire à générer un courant de fuite à partir de la structure sandwich de l'élément chauffant. En effet, les épaisseurs des feuilles d'isolant électrique sont suffisamment faibles et peuvent conduire lorsque l'élément chauffant est alimenté, à la génération d'un champ électrique dans l'espace non conducteur compris entre les surfaces conductrices formées par l'élément résistif et les plaques de chauffe. Dans un tel cas, l'élément chauffant plat est assimilé à un condensateur fournissant un courant de fuite. La génération d'un courant de fuite même faible, doit être évitée et le courant doit de toute façon être maintenu en deçà d'une valeur autorisée par les normes admises dans le domaine technique considéré.
L'objet de la présente invention vise en conséquence à remédier aux problèmes mentionnés précédemment, et à fournir une structure chauffante haute température à structure sandwich dans laquelle l'étanchéité électrique est améliorée afin de réduire, voire supprimer complètement la génération d'un courant de fuite dans ladite structure chauffante.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une structure chauffante dont la transmission thermique est améliorée et le coût réduit, tout en conservant une bonne tenue dans les temps de la structure chauffante.
Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'une structure chauffante notamment pour appareil électroménager, réalisée selon une structure sandwich limitée extérieurement par deux éléments rigides, dont l'un au moins forme une plaque de chauffe, ladite structure comportant une unité de chauffe incluant :
  • au moins un élément résistif sensiblement plat et noyé dans une première couche de résine thermoplastique, prise en sandwich entre deux feuilles d'isolant électrique, respectivement une feuille supérieure et une feuille inférieure, ladite première couche de résine thermoplastique adhérant aux feuilles d'isolant électrique
  • au moins une deuxième couche de résine thermoplastique pour assurer la liaison par adhérence entre la plaque de chauffe et l'unité de chauffe, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une feuille d'isolant électrique supplémentaire disposée entre la deuxième couche de résine thermoplastique et une couche intermédiaire d'un matériau adhésif assurant la liaison entre l'une des feuilles d'isolant électrique et la feuille d'isolant électrique supplémentaire.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront et ressortiront plus en détail, à partir de la description jointe ci-après, en référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple illustratif non limitatif dans lequel :
La figure 1 montre selon une coupe transversale un exemple préférentiel de structure chauffante conforme à l'invention.
La structure chauffante 1 conforme à l'invention et montrée à la figure 1 est du type haute température et réalisée selon une structure sandwich constituée de l'empilement d'une pluralité de couches limitées extérieurement par deux éléments diffuseurs de chaleur formant respectivement une plaque inférieure 2 et une plaque supérieure 3. Les températures couramment atteintes dans une telle structure dépassent 180°C ou 200 °C et de préférence même sont proches de 300°C. Les plaques 2, 3 peuvent être réalisées dans tous matériaux rigides ou souples utilisés couramment pour assumer une fonction de diffusion de chaleur, tels que l'acier inoxydable, l'acier doux, la céramique, les matières vitrocristallines et le verre par exemple, ainsi que l'aluminium, ce demier matériau étant particulièrement avantageux dans le cas d'une utilisation de la structure chauffante dans un fer à repasser. Les plaques 2, 3 peuvent également être réalisées en un même matériau ou au contraire en deux matériaux distincts selon les applications envisagées, et être d'épaisseur égale ou non. Dans la réalisation montrée à la figure 1, et dans le cas d'un montage de la structure chauffante dans un fer à repasser, la plaque 2 forme la semelle de repassage alors que la plaque 3 forme le fond de la chambre de vaporisation.
La structure chauffante comprend une unité de chauffe réalisée sous la forme d'un élément résistif 4 sensiblement plat, constitué d'une ou de plusieurs pistes s'étendant dans un même plan selon un trajet défini formant une série de boucles ou lacets entre les deux plaques 2, 3. De préférence l'élément résistif 4 et les boucles qu'il comporte, s'étendent dans le plan de symétrie longitudinal P de la structure chauffante 1. L'élément résistif 4 peut être réalisé en tous matériaux couramment utilisés en tant que piste chauffante tels que des alliages nickel-chrome ou bien de manière préférentielle à base de constantan. L'épaisseur et la longueur de l'élément résistif 4 varient selon la puissance électrique souhaitée. Avantageusement son épaisseur (I) est de 50 µm et pourra varier entre 20 à 100 µm par exemple ; sa largeur (L) est de 1mm et pourra varier entre 0.5 mm et 3 mm.
La réalisation de la structure chauffante est complétée par l'insertion de l'élément résistif 4 dans une première couche de résine thermoplastique 5, recouvrant au moins les parties supérieures et inférieures de l'élément résistif 4. D'une manière classique, l'élément résistif 4 est pourvu d'un revêtement isolant électrique constitué d'une feuille supérieure 6a et d'une feuille inférieure 6b adhérant respectivement sur chacune des faces de la première couche de résine thermoplastique 5 et délimitant en conséquence l'unité de chauffe. Le matériau utilisé en tant que revêtement isolant électrique peut être choisi bien évidemment parmi tous les composants classiques utilisés à ce jour par l'homme du métier, en fonction des contraintes thermiques de la structure chauffante. Dans le cadre d'une utilisation de la structure chauffante pour un appareil électroménager, du type fer à repasser il est particulièrement avantageux d'avoir recours à un matériau isolant électrique choisi parmi les résines thermodurcissables, et de préférence parmi les résines polyimides ou les résines silicones. Avantageusement, toutes les feuilles d'isolant électrique 6a, 6b, sont réalisées dans le même matériau.
Le moyen de liaison assurant l'adhésion entre d'une part chacune des faces opposées respectives, 2b, 3a, des plaques inférieures et supérieures 2,3 et d'autre part les faces supérieures et inférieures des feuilles d'isolation électrique 6a, 6b, comporte au moins une autre couche de résine thermoplastique, formant ainsi respectivement une deuxième couche 7a dite supérieure, et une deuxième couche 7b dite inférieure.
Selon l'invention, il est prévu pour améliorer l'isolation électrique de la structure chauffante, et réduire les courants de fuite, de déposer au moins une feuille d'isolant électrique supplémentaire 6c entre l'une des deuxièmes couches 7a ou 7b et l'une des feuilles d'isolant électrique 6a, 6b. Cette feuille supplémentaire 6c est associée à une couche intermédiaire 7c d'un matériau adhésif assurant la liaison entre la feuille d'isolant électrique 6a, 6b et la feuille supplémentaire 6c. L'épaisseur des feuilles d'isolant électrique 6a, 6b, 6c est comprise entre 15 µm et 100 µm, et de préférence égale à 25 µm.
Avantageusement, tel que montré à la Figure 1, la couche intermédiaire 7c s'étend du côté inférieur de la structure chauffante, c'est à dire entre l'élément résistif 4 et la plaque de chauffe 2 formant la semelle de repassage.
Le matériau adhésif de la couche intermédiaire 7c peut être une colle silicone, ou de préférence une résine thermoplastique.
Dans les applications préférentielles conformes à l'invention, les liaisons respectives entre les plaques 2, 3 et les feuilles de revêtement d'isolation 6a, 6b, 6c sont constituées individuellement d'une seule et unique couche de résine thermoplastique.
Pour des raisons de constance de dissipation thermique à travers l'épaisseur de la structure sandwich, le matériau thermoplastique utilisé pour chacune des couches de résine thermoplastique, 7a, 7b,7c, 5, aura de préférence la même composition dans chacune des couches. Il est cependant envisageable de réaliser, chacune des couches dans des matériaux thermoplastiques différents, suivant le type de contrainte thermique auquel sera soumis la structure chauffante 1, ou bien encore de réaliser seulement la première couche de résine thermoplastique dans un matériau distinct des autres couches 7a, 7b, 7c. De manière avantageuse au moins les couches 7a, 7b, 7c, seront réalisées dans le même matériau, et de préférence également la première couche de résine 5. L'épaisseur de la couche intermédiaire 7c de résine thermoplastique et de la deuxième couche de résine thermoplastique 7a, 7b est comprise entre 10 µm et 100 µm, et de préférence sensiblement égale à 25 µm alors que la première couche de résine thermoplastique 5 est d'une épaisseur comprise entre 35 µm et 150 µm, et de préférence sensiblement égale à 100 µm.
Le choix de la résine thermoplastique dépend bien évidemment des contraintes thermiques subies par la structure chauffante et dans le cadre d'une application spécifique aux articles électroménagers et en particulier aux fers à repasser à vapeur, on choisira avantageusement le PFA (Perfluoroalkoxy) ou le PEEK (polyetherethercétone) pour réaliser chacune des couches de résine. Bien entendu suivant les contraintes thermiques devant être subies par la structure chauffante en fonction de l'utilisation prévue, d'autres matériaux thermoplastiques peuvent être envisagés, tels que le PTFE (polytétrafluoréthylène) ou encore le FEP (Tétrafluoréthylène Héxafluoropropylène - Nomenclature tirée des Editions WEKA tome 1) par exemple.
Il est également envisageable de simplifier la structure chauffante 1 conforme à l'invention, en supprimant, une couche de résine thermoplastique et par exemple la couche supérieure 7a. Dans une telle variante de réalisation, seule la plaque inférieure 2 assume une fonction de diffusion thermique spécifique, l'élément rigide 3 limitant en partie supérieure la structure chauffante 1 assumant une fonction principale mécanique de raidissement et accessoirement de diffusion thermique. L'élément rigide 3 repose directement sur la feuille supérieure 6a de revêtement isolant électrique, et peut être constitué d'une série de lames ou lamelles, espacées entre elles.
Selon la variante de réalisation préférentielle montrée à la Figure 1, le revêtement isolant électrique comprend une couche de tissu 10, de préférence de tissu de verre dont la trame est imprégnée par les couches de résine thermoplastique 5. L'isolation électrique est obtenue par la conjonction de la résine thermoplastique 5 et du tissu. Dans l'exemple montré à la Figure 1, la masse de résine thermoplastique est avantageusement constituée de trois couches de PEEK et d'une feuilles de tissu de verre 10 s'étendant sous l'élément résistif 4. La feuille de tissu 10 assure également une fonction mécanique d'entretoise dans la structure chauffante garantissant avec la résine thermoplastique un bon isolement électrique en cas de surchauffe des pistes de l'élément résistif 4. La présence d'au moins une feuille de tissu de verre facilite également l'obtention de la structure sandwich en évitant les effets de rétractation des couches de résine ce qui influe positivement sur la planéité du produit final. L'épaisseur des couches de résines 7a, 7b, 7c formant les moyens de liaison avec les plaques 2,3 est de préférence inférieure à celle de la feuille de tissu 10.
La structure chauffante conforme à l'invention peut être réalisée selon le procédé d'obtention décrit dans la demande FR-92.00970 et son homologue EP-9342028.8, dont les descriptions sont considérées incorporées dans la présente demande.
Dans l'application préférentielle visée à savoir celle des fers à repasser de préférence à vapeur, l'épaisseur de chacune des couches de résine thermoplastique 7a, 7b, 7c, sera de préférence de l'ordre d'environ 25 microns, alors que l'épaisseur propre de l'élément résistif 4 sera de l'ordre de 50 microns (0.05 mm), l'épaisseur des feuilles isolantes électriques étant voisine de 25 microns (0.025 mm). L'épaisseur finale de la première couche 5 de résine thermoplastique est de l'ordre de 75 µm, après les étapes d'assemblage et de fusion des trois couches initiales de résine d'une épaisseur de 25 µm chacune. La couche 10 tissu de verre est comprise entre 40 et 100 µm, et de préférence sensiblement égale à 50 µm.
Avantageusement les plaques supérieures et inférieures 2, 3, ainsi que le matériau thermoplastique seront choisis de manière à présenter des propriétés de dilatation thermique sensiblement identiques de manière à conserver un gradient de température sensiblement constant dans toute l'épaisseur de la structure sandwich.
Avantageusement également, les plaques inférieures et supérieures 2, 3 seront constituées de plaques métalliques en aluminium, l'élément résistif 4 étant de préférence réalisé en constantan alors que les trois feuilles de revêtement isolant électrique 6a, 6b, 6c seront constituées de trois couches de polyimide.
La structure chauffante conforme à l'invention présente ainsi grâce à la présence avantageuse de plusieurs couches de résine thermoplastique, d'une part de bonnes propriétés de transmission de chaleur entre les différentes couches, et d'autre part également une bonne résistance aux chocs mécaniques et thermiques, et ce, tout en conservant de bonnes propriétés d'adhésion entre les différentes couches.
La réalisation d'une telle structure chauffante ne nécessite pas le recours à une infrastructure industrielle lourde et onéreuse, et le coût d'une telle structure chauffante peut être en conséquence sensiblement réduit. De la même manière, les propriétés diélectriques de la structure chauffante peuvent être améliorées et obtenues au moindre coût, en limitant les quantités des matériaux thermoplastiques utilisés pour former la première couche de résine 5. Il peut également être noté que la structure chauffante conforme à l'invention, et notamment le fer à repasser comprenant une telle structure chauffante présente des propriétés d'étanchéité à la vapeur remarquables obtenues à un moindre coût. La structure chauffante permet en outre une bonne maítrise de la répartition thermique de la semelle du fer, que ce soit pour l'uniformiser ou pour créer des zones thermiques différenciées de température variable.
Enfin on pourra noter que l'incorporation d'une structure chauffante conforme à l'invention dans la semelle de repassage d'un fer à repasser à vapeur, permet, grâce aux bonnes propriétés de dissipation thermique de l'ensemble chauffant, de monter la chambre de vaporisation directement au-dessus de la plaque supérieure de la structure sandwich. Il en résulte une grande simplification de l'agencement interne du fer à repasser influençant d'une manière positive le coût et la facilité de fabrication. La structure chauffante conforme à l'invention est incorporée de manière préférentielle dans un fer à repasser du type à vapeur, mais il est bien évident que son montage peut s'étendre à tout type de fer à repasser en général, et également à des récipients culinaires du type friteuses, à des appareils assurant une fonction de grillage, ou devant assurer la formation de vapeur, tels que des cafetières ou des bouilloires par exemple.

Claims (15)

  1. Structure chauffante, notamment pour appareil électroménager, réalisée selon une structure sandwich limitée extérieurement par deux éléments rigides (2, 3), dont l'un au moins forme une plaque de chauffe (2), ladite structure comportant une unité de chauffe incluant :
    au moins un élément résistif (4) sensiblement plat et noyé dans une première couche de résine thermoplastique (5), prise en sandwich entre deux feuilles d'isolant électrique (6a, 6b), respectivement une feuille supérieure (6a) et une feuille inférieure (6b), ladite première couche de résine thermoplastique (5) adhérant aux feuilles d'isolant électrique (6a, 6b)
    au moins une deuxième couche de résine thermoplastique (7a, 7b) pour assurer la liaison par adhérence entre la plaque de chauffe (2) et l'unité de chauffe, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une feuille d'isolant électrique supplémentaire (6c) disposée entre la deuxième couche de résine thermoplastique (7a, 7b) et une couche intermédiaire (7c) d'un matériau adhésif assurant la liaison entre l'une des feuilles d'isolant électrique (6a, 6b) et la feuille d'isolant électrique supplémentaire (6c).
  2. Structure chauffante selon la revendication 1 caractérisée en ce que les feuilles d'isolant électrique (6a, 6b, 6c) sont choisies parmi les résines thermodurcissables et de préférence parmi les résines polyimides ou les résines silicones.
  3. Structure chauffante selon la revendication 2 caractérisée en ce que toutes les feuilles d'isolant électrique (6a, 6b, 6c) sont réalisées dans le même matériau.
  4. Structure selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que l'épaisseur des feuilles d'isolant électrique (6a, 6b, 6c) est comprise entre 15 µm et 100 µm, et de préférence sensiblement égale à 25 µm.
  5. Structure selon l'une des revendication 1 à 4 caractérisée en ce que la première couche de résine thermoplastique (5) comprend une couche de tissu (10) de préférence de tissu de verre, imprégnée par ladite résine.
  6. Structure selon la revendication 5 caractérisée en ce que la couche de tissu (10) s'étend sous l'élément résistif (4) du côté dirigé vers la plaque de chauffe (3).
  7. Structure selon la revendication 5 ou 6 caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche de tissu (10) est comprise entre 40 µm et 100 µm, et de préférence sensiblement égale à 50 µm.
  8. Structure selon l'une des revendication 1 à 7 caractérisée en ce que la couche intermédiaire (7c) du matériau adhésif est une colle silicone.
  9. Structure selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que la couche intermédiaire (7c) du matériau adhésif est une résine thermoplasique.
  10. Structure selon la revendication 9 caractérisée en ce que la résine thermoplastique est choisie parmi le PFA, le PTFE, le FEP ou le PEEK, cette demière matière étant préférentielle.
  11. Structure selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que toutes les couches (7a, 7b, 7c, 5) de résine thermoplastique sont réalisées dans la même matière.
  12. Structure selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche intermédiaire (7c) de résine thermoplastique et de la deuxième couche de résine thermoplastique (7a, 7b) est comprise entre 10 µm et 100 µm, et de préférence sensiblement égale à 25 µm alors que la première couche de résine thermoplastique (5) est d'une épaisseur comprise entre 35 µm et 150 µm, et de préférence sensiblement égale à 100 µm.
  13. Appareil électroménager comportant une structure chauffante conforme à l'une des revendications 1 à 12.
  14. Appareil électroménager selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'il est constitué par un fer à repasser.
  15. Appareil électroménager selon la revendication 14 caractérisé en ce que la plaque de chauffe (2) forme la semelle de repassage, de préférence réalisée en aluminium.
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