EP1417863B1 - Corps de chauffe electrique noye dans un bloc accumulateur de calories - Google Patents

Corps de chauffe electrique noye dans un bloc accumulateur de calories Download PDF

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EP1417863B1 EP02794815A EP02794815A EP1417863B1 EP 1417863 B1 EP1417863 B1 EP 1417863B1 EP 02794815 A EP02794815 A EP 02794815A EP 02794815 A EP02794815 A EP 02794815A EP 1417863 B1 EP1417863 B1 EP 1417863B1
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    • F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/002—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release using electrical energy supply
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    • 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
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    • H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic
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    • 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
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    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/003—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using serpentine layout

Definitions

  • the present invention relates to an electric heating body embedded in a heat storage block.
  • Electric heaters are generally radiators made of a sheet steel shell, provided with an inlet and an air outlet and containing a simple resistor.
  • the regulation is ensured in most cases by a thermostat built into the device, more rarely by a more advanced system may include zone thermostats, an external thermostat and possibly a programmer or a load shedding system.
  • This device makes it possible to produce electric radiators in which the temperature of the heat source varies in a very insensitive manner.
  • These devices also have the advantage of accumulating thermal energy without having the size of the usual accumulation systems, which allows for example to house them in communication doors.
  • the device according to the present invention consists of an improvement of the heating body described in the cited patent, and its main purpose is to allow a reduction of manufacturing costs by the implementation of proven techniques derived from those already employed in various applications such as as small appliances (iron, hair dryer, etc.).
  • It consists of an accumulator block of light alloy, cast iron, ceramic or other trapping a planar resistance disposed between two sheets of high temperature insulation and formed of a resistive plate stamped or a tape wound on an insulating support .
  • the device consists of an isolated planar resistor 1 inserted in an accumulator block 2 able to store the calories.
  • the resistor 1 consists of an elongated element made of resistive material in the form of a resistive ribbon 3 wound on a flat insulating support ( figure 1 ) or a stamped plate 5 cut to form a series of meanders ( figure 2 ).
  • This resistance is sandwiched between two insulating sheets 6, 7 resistant to high temperatures made of mica composite or any other material having good heat resistance.
  • an additional high temperature insulation 8 will be placed on each side of the resistor 1 plane which is already insulated in itself.
  • the latter will advantageously consist of two sheets projecting from the assembly formed by the main insulation and the resistive element, the edges of these sheets being pressed together against each other. to form a closed envelope ( figure 5 ).
  • the two connection son 9, 10 may have a double insulation.
  • the accumulator block 2 is preferably made of light alloy based on aluminum, but it can be made of cast iron, ceramic or other material capable of storing heat.
  • the accumulator block 2 may also consist of two metal plates 11, 12 assembled by clips, by screwing or by riveting, the flat resistor 1 being sandwiched between these two plates.
  • planar resistor 1 can be molded in a mass of aluminum or cast iron (molding the mass by gravity), but it is a more difficult technique to implement.
  • the seal may be achieved by one or two seals 13 placed at the interface of the two metal plates 11, 12.

Description

  • La présente invention a pour objet un corps de chauffe électrique noyé dans un bloc accumulateur de calories.
  • Il concerne d'une manière générale le domaine industriel et commercial de la fabrication et de la diffusion d'appareils de chauffage de base ou d'appoint destinés aux locaux de tous types, tels que logements, villas, bureaux, magasins ou autres locaux particuliers ou professionnels.
  • Aujourd'hui, en particulier pour les locaux d'habitation et les bureaux, les installations de chauffage central sont de plus en plus abandonnées au profit d'appareils individuels autonomes, en raison des difficultés rencontrées pour contrôler et optimiser la consommation d'énergie dans les installations importantes.
  • Les appareils de chauffage électriques sont en général des radiateurs constitués d'une enveloppe en tôle d'acier, pourvue d'une entrée et d'une sortie d'air et contenant une simple résistance. La régulation est assurée dans la plupart des cas par un thermostat intégré à l'appareil, plus rarement par un système plus évolué pouvant comporter des thermostats de zone, un thermostat extérieur et éventuellement un programmateur ou un système de délestage.
  • La régulation des radiateurs électriques courants s'effectue le plus souvent par tout ou rien entre deux températures voisines ("fourchette"). La source de chaleur est alternativement coupée et froide puis branchée et à sa température maximale. Des études récentes ont montré que l'impression ressentie ne correspond pas à la température moyenne, mais en fait à la température réelle la plus basse. De ce fait, la recherche de confort incite très fréquemment les utilisateurs à régler le thermostat quelques degrés au-dessus de la température souhaitée, ce qui conduit en pratique à un gaspillage d'énergie non négligeable.
  • On connaît les appareils de chauffage électrique à accumulation comportant des éléments aptes à stocker la chaleur. Les dispositifs mentionnés dans les trois brevets ci-après font partie de cette catégorie :
    • Le brevet N° EP 0 818 660 (UNICONFORT) décrit un radiateur électrique utilisant un assemblage d'éléments modulaires moulés sous pression conçus pour la réalisation de radiateurs à eau, constitué chacun d'une face avant et d'une face arrière minces reliées par des entretoises à une pièce creuse centrale allongée s'étendant sur la majeure partie de la hauteur du radiateur et dans laquelle est inséré un corps de chauffe moulés en alliage léger contenant des résistances blindées classiques (fil hélicoïdal) raccordées à un bus commun d'alimentation.
    • Le brevet N° DE 41 28 401 (LUCHT ELRKTRO FLAECHEN TEIL SP) concerne un appareil de chauffage électrique à accumulation destiné à l'équipement de zones humides ou présentant un risque d'explosion. II est formé d'unités isolées en acier, aluminium, cuivre ou céramique comprenant chacune un certain nombre de blocs d'argile réfractaire ou de céramique pourvus de fils de chauffage intégrés. Des connexions électriques sont disposées sur les côtés des unités afin de pouvoir brancher plusieurs unités en série.
    • Le brevet N° US 3 686 472 (HARRIS KENNETH JOHN) décrit un dispositif de chauffage électrique destiné à être installé à la parties inférieure des murs d'un local à l'emplacement habituellement occupées par des plinthes. Le corps de chauffe est constitué d'une plaque support isolante sur laquelle sont fixés des fils de résistance branchés en parallèle s'étendant longitudinalement sur l'une de ses faces. Ce corps de chauffe est enrobé dans une masse de matière réfractaire moulée isolée électriquement, apte à stocker la chaleur et contenant une résine synthétique avec agent retardateur de feu.
  • Le brevet N° 2 721 472, déposé le 15/06/1994 par le même inventeur, décrit un appareil de chauffage électrique constitué d'une enveloppe métallique ou non contenant à sa partie inférieure un corps de chauffe constitué d'une résistance blindée (fil résistif emprisonné dans un isolant et dans un tube métallique) noyée dans une masse métallique d'alliage léger, ce corps de chauffe étant maintenu écarté de l'enceinte par des entretoises de manière à ce que le bloc métallique soit entièrement entouré d'un matelas d'air, la régulation du système s'effectuant par un montage électronique agissant en coupant l'alimentation durant un laps de temps variable au cours d'un cycle de l'ordre de quelques secondes.
  • Ce dispositif permet de réaliser des radiateurs électriques dans lesquels la température de la source de chaleur varie de façon très peu sensible. Ces appareils présentent en outre l'avantage d'accumuler de l'énergie thermique sans avoir l'encombrement des systèmes à accumulation habituels, ce qui permet par exemple de les loger dans des portes de communication.
  • Le dispositif selon la présente invention consiste en un perfectionnement du corps de chauffe décrit dans le brevet cité, et a pour principal objet de permettre une diminution des coûts de fabrication par la mise en oeuvre de techniques éprouvées dérivées de celles déjà employées dans diverses application telles que le petit électroménager (fer à repasser, sèche cheveux, etc.).
  • II est constitué d'un bloc accumulateur en alliage léger, fonte de fer, céramique ou autre emprisonnant une résistance plane disposée entre deux feuilles d'isolant haute température et formée d'une plaque résistive emboutie ou d'un ruban bobiné sur un support isolant.
  • Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention :
    • les figures 1 et 2 sont des vues partielles représentant deux variantes de résistance planes,
    • la figure 3 est une coupe transversale d'un bloc accumulateur constitué d'un profilé métallique,
    • la figure 4 est une coupe transversale d'un corps de chauffe formé par l'assemblage de deux plaques emprisonnant une résistance plane,
    • la figure 5 est un agrandissement du détail D de la figure 4,
    • la figure 6 représente schématiquement un radiateur vu en coupe équipé d'un corps de chauffe conforme à l'invention
    • et les figures 7 et 8 sont des coupes transversales d'un bloc accumulateur constitué d'un profilé métallique comportant des ailettes de diffusion de la chaleur.
  • Le dispositif, figures 1 à 6, est constitué d'une résistance 1 plane isolée insérée dans un bloc accumulateur 2 apte à stocker les calories.
  • La résistance 1 consiste en un élément allongé en matériau résistif se présentant sous la forme d'un ruban résistif 3 bobiné sur un support isolant 4 plat (figure 1) ou d'une plaque emboutie 5 découpée pour constituer une série de méandres (figure 2).
  • Cette résistance est enserrée entre deux feuilles isolantes 6, 7 résistant aux hautes températures réalisées en composite mica ou tout autre matériau ayant une bonne tenue à la chaleur.
  • Dans la cas ou une double isolation est nécessaire (radiateurs classe II), une isolation supplémentaire 8 haute température sera placée de chaque coté de la résistance 1 plane qui est déjà en soi isolée. De façon à obtenir une continuité de l'isolation supplémentaire, cette dernière sera avantageusement constituée de deux feuilles débordant de l'ensemble formé par l'isolation principale et l'élément résistif, les bords de ces feuilles étant plaqués les uns contre les autres de façon à former une enveloppe fermée (figure 5).
    De la même façon, les deux fils de connexion 9, 10 pourront avoir une double isolation.
  • Le bloc accumulateur 2 est de préférence réalisé en alliage léger à base d'aluminium, mais il peut être fabriqué en fonte de fer, en céramique ou dans un autre matériau apte à stocker la chaleur.
  • II peut être extrudé (cas de l'aluminium) et usiné pour former un profilé métallique creux 2' (figure 3). Afin d'améliorer la diffusion de la chaleur, les parois externes du profilé seront avantageusement structurées en ailettes 15 (figures 7 et 8).
  • Le bloc accumulateur 2 peut également être constitué de deux plaques métalliques 11, 12 assemblées par clips, par vissage ou par rivetage, la résistance plate 1 étant prise en "sandwich" entre ces deux plaques.
  • En variante, la résistance plane 1 peut être moulée dans une masse d'aluminium ou de fonte de fer (moulage de la masse par gravité), mais il s'agit d'une technique plus délicate à mettre en oeuvre.
  • Pour les appareils de classe II il est nécessaire que l'ensemble corps de chauffe 2 soit étanche aux projections d'eau. L'étanchéité pourra être réalisé par un ou deux joints 13 placés à l'interface des deux plaques métalliques 11, 12.
  • Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires.

Claims (8)

  1. Corps de chauffe électrique inséré dans un bloc accumulateur de calories, destiné à la réalisation d'appareils de chauffage de base ou d'appoint pour locaux de tous types, tels que logements, villas, bureaux, magasins ou autres locaux particuliers ou professionnels,
    caractérisé en ce qu'il est constitué d'une résistance plane (1) isolée insérée à l'intérieur d'un bloc accumulateur (2, 2') en alliage léger, fonte de fer ou céramique apte à stocker les calories, ladite résistance étant disposée entre deux feuilles isolantes (6, 7) résistant aux hautes températures et étant formée d'un élément plat allongé en matériau résistif se présentant sous la forme d'un ruban résistif (3) bobiné sur un support isolant (4) plat ou d'une plaque emboutie (5) découpée ou moulée pour constituer une série de méandres.
  2. Corps de chauffe selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le bloc accumulateur (2) est constitué de l'assemblage deux plaques métalliques (11, 12) en alliage léger à base d'aluminium ou en fonte de fer.
  3. Corps de chauffe selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le bloc accumulateur (2) est constitué de l'assemblage deux plaques (11, 12) en céramique.
  4. Corps de chauffe selon l'une des revendications 2 ou 3, se caractérisant par le fait que le corps de chauffe (2) est rendu étanche aux projections d'eau grâce à un ou deux joints (13) placés à l'interface des deux plaques métalliques (11, 12) de manière à rendre le corps de chauffe conforme aux prescriptions de la classe II.
  5. Corps de chauffe selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le bloc accumulateur est constitué d'un profilé métallique (2') extrudé.
  6. Corps de chauffe selon la revendication 5, se caractérisant par le fait que le profilé métallique (2') comporte des parois externes structurées en ailettes (15) de diffusion de la chaleur.
  7. Corps de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'une isolation supplémentaire (8) haute température est placée de chaque coté de la résistance plane (1) de façon à rendre le dispositif conforme aux dispositions de la classe II pour les appareils électriques.
  8. Corps de chauffe selon la revendications 7, se caractérisant par le fait que l'isolation supplémentaire (8) est constituée de deux feuilles débordant de l'ensemble formé par l'isolation principale et la résistance plane (1), les bords de ces feuilles étant plaqués les uns contre les autres de façon à former une enveloppe fermée.
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