EP0939578B1 - Dispositif de chauffage à piste sérigraphiée et procédé de fabrication d'un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de chauffage à piste sérigraphiée et procédé de fabrication d'un tel dispositif Download PDF

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EP0939578B1
EP0939578B1 EP19990400441 EP99400441A EP0939578B1 EP 0939578 B1 EP0939578 B1 EP 0939578B1 EP 19990400441 EP19990400441 EP 19990400441 EP 99400441 A EP99400441 A EP 99400441A EP 0939578 B1 EP0939578 B1 EP 0939578B1
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    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids

Definitions

  • the present invention relates to a device for electric heating with screen-printed heating track.
  • It also relates to a heated bottom, especially for an electric kettle, and a method of manufacture of such an electric heating device.
  • Resistive tracks formed of a circuit thick film print on a good substrate thermal conductor heat the substrate when an electric current is distributed in these resistive tracks.
  • the main quality of these elements screen printed is to present a very low inertia thermal.
  • a thermostat is installed on resistive tracks heating, through insulation electric.
  • the tracks resistives work at a stable temperature, which can be between 170 ° C and 230 ° C, depending on the substrate size and power.
  • the set temperature of this thermostat must be such that it does not cut off the power supply when there is water, but it cuts it quickly, as soon as the temperature of the resistive track rises during a lack of water.
  • the object of the present invention is to resolve the aforementioned drawbacks by allowing the use of standard thermostats as safety devices in heating devices with screen printed tracks.
  • the electric heater includes a screen-printed heating track and a thermostat suitable for cutting the power supply to the track heating above a set temperature.
  • this heating device is characterized in that at least a portion of the track conductive, with lower resistivity than resistivity of the heating track, is screen printed on an area of heating track, the thermostat being fixed in contact thermal with the heating track at the level of said zoned.
  • the thermostat can be adjusted.
  • a standard thermostat having a temperature of setpoint 10 ° to 60 ° C lower than the temperature of the heating track, can be used.
  • a device for electric heating comprises a substrate 1 on which a resistive track 5 capable of heat up during the passage of an electric current.
  • the resistive track is in known manner made of enamel loaded with silver particles and of palladium.
  • the resistive track thus appears under the form of a thick film printed circuit, constituting generally a substantially symmetrical design by relative to a median axis of the substrate 1.
  • the substrate 1 is intended to forming the heating base of an electrical appliance, such a kettle, the upper face of the substrate 1, opposite to that receiving the resistive track 5, being adapted to be in contact with the water to be heated.
  • the substrate 1 generally consists of a metal good conductor of heat and covered with one or several layers of a dielectric material on which the resistive track is screen printed.
  • the dielectric material can also be deposited by screen printing on one side of the support metallic.
  • the conductive track is constituted enamel heavily loaded with silver particles, substantially zero resistivity.
  • the pads 6 thus formed in conductive paste are non-heating zones.
  • the disjoint portions of conductive track 6 are regularly arranged on the length of the resistive track 5, over portions parallels of concentric arcs formed by the resistive track 5.
  • a thermostat 3 is fixed in thermal contact with the resistive track heating 5 in this zone A at temperature adjusted.
  • thermostat 3 is fixed through an electrical insulator 2, as shown in Figure 3, and connection tabs 4 allow mounting thermostat 3 on the circuit resistive track power supply 5.
  • Thermostat 3 is suitable for cutting the electrical supply of the heating track 5 beyond a predetermined set temperature.
  • the resistive track 5 heats up to a temperature between 170 ° C and 230 ° C, the temperature of the resistive track 5 in the zone of the thermostat 3 is lowered.
  • a standard thermostat, less expensive, calibrated to a lower set temperature can be used whatever the power required for the device electric heating.
  • the set temperature may be lower from 10 ° to 60 ° C relative to the track temperature heating 5, depending on the proportion of conductive surface 6.
  • This screen printing process is simple to put on in action.
  • step b we also screen print electrical connection pads 7 of the heating track 5.
  • This process is particularly well suited to the production of a kettle heating base electric: starting from a flat metal support, we successively deposits one or more layers of a electrically insulating material, then a track resistive heater 5 in the form of a circuit printed and finally one or more track portions conductive 6 to adjust the temperature of the area intended to receive a thermostat 3.
  • a single portion of conductive track could be screen printed on part of the track resistive.
  • the conductive track 6 could be screen printed directly on the dielectric layer of the substrate 1, the resistive heating track 6 being then screen printed.

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Description

La présente invention concerne un dispositif de chauffage électrique à piste chauffante sérigraphiée.
Elle concerne également un fond chauffant, notamment pour bouilloire électrique, et un procédé de fabrication d'un tel dispositif de chauffage électrique.
L'utilisation d'éléments chauffants sérigraphiés est connue, notamment dans les bouilloires électriques.
Des pistes résistives formées d'un circuit imprimé à film épais réalisé sur un substrat bon conducteur thermique permettent de chauffer le substrat lorsqu'un courant électrique est distribué dans ces pistes résistives. La principale qualité de ces éléments sérigraphiés est de présenter une très faible inertie thermique.
Il est connu de chercher à protéger ces pistes contre des surchauffes accidentelles, telles qu'elles se produisent par exemple lors du fonctionnement sans eau dans une bouilloire.
Dans des dispositifs de chauffage classiques, un thermostat est mis en place sur des pistes résistives chauffantes, par l'intermédiaire d'un isolant électrique.
Dans le cas d'une bouilloire, lorsqu'il y a de l'eau en contact avec le substrat chauffant, les pistes résistives travaillent à une température stable, qui peut être comprise entre 170°C et 230°C, selon la dimension du substrat et la puissance.
Lorsqu'il n'y a plus d'eau, les pistes montent rapidement en température, car le substrat n'est plus refroidi, et le thermostat coupe alors l'alimentation électrique de la piste résistive chauffante.
La température de consigne de ce thermostat doit être telle qu'il ne coupe pas l'alimentation électrique lorsqu'il y a de l'eau, mais qu'il la coupe rapidement, dès que la température de la piste résistive s'élève lors d'un manque d'eau.
Du fait de la température élevée des pistes résistives, il est nécessaire d'utiliser des thermostats spécifiques, à température de consigne élevée, ce qui augmente le prix de revient des dispositifs de chauffage.
La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités en permettant l'utilisation de thermostats standards comme organes de sécurité dans des dispositifs de chauffage à pistes sérigraphiées.
Le dispositif de chauffage électrique comprend une piste chauffante sérigraphiée et un thermostat adapté à couper l'alimentation électrique de la piste chauffante au-delà d'une température de consigne.
Selon l'invention, ce dispositif de chauffage est caractérisé en ce qu'au moins une portion de piste conductrice, de résistivité inférieure à la résistivité de la piste chauffante, est sérigraphiée sur une zone de piste chauffante, le thermostat étant fixé en contact thermique avec la piste chauffante au niveau de ladite zone.
Ainsi, la température de la zone où est mis en place le thermostat peut être réglée. En disposant une piste conductrice de résistivité inférieure, on abaisse localement la température de la zone recevant le thermostat.
Un thermostat standard, ayant une température de consigne inférieure de 10° à 60°C par rapport à la température de la piste chauffante, peut être utilisé.
Selon une autre aspect de l'invention, un procédé pour fabriquer un dispositif de chauffage est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
  • a) Sérigraphier une piste résistive chauffante sur un substrat ;
  • b) Sérigraphier au moins une portion de piste conductrice, de résistivité inférieure à la résistivité de la piste chauffante, sur une zone de la piste chauffante ; et
  • c) fixer un thermostat au niveau de ladite zone de la piste chauffante.
    • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront encore dans la description ci-après.
    Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
    • la figure 1, est une vue d'un dispositif de chauffage conforme à l'invention, le thermostat étant ôté ;
    • la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, avec le thermostat ; et
    • la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III à la figure 2.
    En référence à la figure 1, un dispositif de chauffage électrique comprend un substrat 1 sur lequel est sérigraphiée une piste résistive 5 susceptible de s'échauffer lors du passage d'un courant électrique.
    La piste résistive est de manière connue constituée d'un émail chargé en particules d'argent et de palladium.
    La piste résistive se présente ainsi sous la forme d'un circuit imprimé à film épais, constituant généralement un dessin sensiblement symétrique par rapport à un axe médian du substrat 1.
    Dans cet exemple, le substrat 1 est destiné à former le fond chauffant d'un appareil électrique, tel qu'une bouilloire, la face supérieure du substrat 1, opposée à celle recevant la piste résistive 5, étant adaptée à être en contact avec l'eau à chauffer.
    Le substrat 1 est généralement constitué d'un métal bon conducteur de la chaleur et recouvert d'une ou plusieurs couches d'un matériau diélectrique sur lequel est sérigraphiée la piste résistive.
    Le matériau diélectrique peut également être déposé par sérigraphie sur une face du support métallique.
    Plusieurs portions 6 disjointes de piste conductrice sont disposées, par sérigraphie, sur une zone A de la piste chauffante, la résistivité de la piste conductrice étant inférieure à la résistivité de la piste chauffante.
    Ces portions de piste conductrice permettent d'abaisser localement la température dans une zone A de la piste résistive, en court-circuitant le courant électrique qui circule dans la piste résistive 5.
    De préférence, la piste conductrice est constituée d'un émail fortement chargé en particules d'argent, de résistivité sensiblement nulle.
    Les plots 6 ainsi formés en pâte conductrice sont des zones non chauffantes.
    Dans un tel exemple, les portions disjointes de piste conductrice 6 sont disposées régulièrement sur la longueur de la piste résistive 5, sur des portions parallèles d'arcs de cercle concentriques formés par la piste résistive 5.
    Dans la zone A de la piste chauffante 5 ainsi pourvue de plots conducteurs 6, la température correspond sensiblement à la moyenne des zones chaudes de piste résistive 5 et des zones froides formées des plots conducteurs 6.
    En ajustant la proportion de surface conductrice 6 par rapport à la surface résistive chauffante, on peut régler la température dans une zone A du dispositif de chauffage.
    Comme illustré à la figure 2, un thermostat 3 est fixé en contact thermique avec la piste résistive chauffante 5 au niveau de cette zone A à température ajustée.
    De manière classique, le thermostat 3 est fixé par l'intermédiaire d'un isolant électrique 2, comme représenté à la figure 3, et des pattes de connexion 4 permettent de monter le thermostat 3 sur le circuit électrique d'alimentation de la piste résistive 5.
    Le thermostat 3 est adapté à couper l'alimentation électrique de la piste chauffante 5 au-delà d'une température de consigne prédéterminée.
    Alors que la piste résistive 5 s'échauffe à une température comprise entre 170°C et 230°C, la température de la piste résistive 5 dans la zone du thermostat 3 est abaissée.
    Un thermostat standard, moins coûteux, calibré à une température de consigne plus basse est utilisable quelle que soit la puissance requise pour le dispositif de chauffage électrique.
    La température de consigne peut être inférieure de 10° à 60°C par rapport à la température de la piste chauffante 5, selon la proportion de surface conductrice 6.
    Le procédé pour fabriquer un tel dispositif de chauffage comporte les étapes suivantes :
  • a) Sérigraphier une piste résistive chauffante 5 sur un substrat 1 ;
  • b) Sérigraphier au moins une portion de piste conductrice 6, de résistivité inférieure à la résistivité de la piste chauffante, sur une zone A de la piste chauffante 5 ; et
  • c) Fixer un thermostat 3 au niveau de ladite zone A de la piste chauffante 5.
    • Ce procédé par sérigraphie est simple à mettre en oeuvre.
    Lorsque la piste conductrice 6 est de même nature que les plots de connexion électrique 7 de la piste chauffante 5, il n'est pas nécessaire d'effectuer une passe supplémentaire par rapport aux procédés classiques de fabrication par sérigraphie d'un dispositif de chauffage usuel.
    Ainsi, à l'étape b, on sérigraphie en outre des plots de connexion électrique 7 de la piste chauffante 5.
    Ce procédé est particulièrement bien adapté à la fabrication d'un fond chauffant de bouilloire électrique : en partant d'un support métallique plat, on dépose successivement une ou plusieurs couches d'un matériau électriquement isolant, puis une piste résistive chauffante 5 sous la forme d'un circuit imprimé et enfin une ou plusieurs portions de piste conductrice 6 afin d'ajuster la température de la zone destinée à recevoir un thermostat 3.
    Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention.
    Ainsi, une portion unique de piste conductrice pourrait être sérigraphiée sur une partie de la piste résistive.
    En outre, la piste conductrice 6 pourrait être sérigraphiée directement sur la couche diélectrique du substrat 1, la piste résistive chauffante 6 étant sérigraphiée ensuite.

    Claims (7)

    1. Dispositif de chauffage électrique comprenant une piste chauffante sérigraphiée (5) et un thermostat (3) adapté à couper l'alimentation électrique de la piste chauffante (5) au-delà d'une température de consigne, caractérisé en ce qu'au moins une portion de piste conductrice (6), de résistivité inférieure à la résistivité de la piste chauffante (5), est sérigraphiée sur une zone (A) de ladite piste chauffante (5), le thermostat (3) étant fixé en contact thermique avec ladite piste chauffante (5) au niveau de ladite zone (A).
    2. Dispositif de chauffage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la résistivité de la piste conductrice (6) est sensiblement nulle.
    3. Dispositif de chauffage conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs portions disjointes (6) de piste conductrice.
    4. Dispositif de chauffage conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des portions disjointes (6) de piste conductrice sont disposées régulièrement sur la longueur d'une piste résistive (5).
    5. Procédé pour fabriquer un dispositif de chauffage conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
      a) Sérigraphier une piste résistive chauffante (5) sur un substrat (1) ;
      b) Sérigraphier au moins une portion de piste conductrice (6), de résistivité inférieure à la résistivité de la piste chauffante, sur une zone (A) de la piste chauffante (5) ; et
      c) Fixer un thermostat (3) au niveau de ladite zone (A) de la piste chauffante (5).
    6. Procédé conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'à l'étape b), on sérigraphie en outre des plots de connexion électrique (7) de la piste chauffante (5).
    7. Fond chauffant, notamment pour bouilloire électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de chauffage conforme à l'une des revendications 1 à 4.
    EP19990400441 1998-02-26 1999-02-23 Dispositif de chauffage à piste sérigraphiée et procédé de fabrication d'un tel dispositif Expired - Lifetime EP0939578B1 (fr)

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    EP0939578A1 EP0939578A1 (fr) 1999-09-01
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    FR2775411A1 (fr) 1999-08-27
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