EP2292076B1 - Elément de chauffage tel qu'une structure chauffante en plaque et plus particulièrement un panneau de chauffage ultramince - Google Patents

Elément de chauffage tel qu'une structure chauffante en plaque et plus particulièrement un panneau de chauffage ultramince Download PDF

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EP2292076B1
EP2292076B1 EP09757327A EP09757327A EP2292076B1 EP 2292076 B1 EP2292076 B1 EP 2292076B1 EP 09757327 A EP09757327 A EP 09757327A EP 09757327 A EP09757327 A EP 09757327A EP 2292076 B1 EP2292076 B1 EP 2292076B1
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EP
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heating
matrix
inertial block
heating structure
block
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EP09757327A
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Pierre-Henri Milleville
Gilles Rougon
Isabelle Jalmain
Laurent Barthel
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Electricite de France SA
Original Assignee
Electricite de France SA
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    • 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
    • H05B3/286—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 organic material, e.g. plastic
    • 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
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H05B3/36—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heating conductor embedded in insulating material
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    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
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    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/033—Heater including particular mechanical reinforcing means

Definitions

  • the present invention relates to a heating element such as a plate heating structure and more particularly to an ultrathin heating panel.
  • the plate heating structures comprise a heating layer comprising at least one electrical resistor to be electrically powered to produce Joule heating.
  • This heating layer is generally fixed between two reinforcing layers, preferably electrical insulators.
  • plate-shaped is meant both a planar shape that a substantially curved shape or input.
  • the heating structures of this type generally have a thickness of the order of or greater than 2 cm, which can reduce the possible applications, for example aiming for a minimum thickness for a heat emitter type application but also confers inertia thermal still high.
  • a heating structure substantially plate-shaped, which comprises at least one electrical resistance, immobilized by polymerization of a matrix between two thicknesses of reinforcement and which has an overall thickness less than or of the order of 5 millimeters.
  • a heating structure is obtained in particular by means of a manufacturing method in which a reinforcement is pre-impregnated with a polymerizable matrix by raising the temperature, and then the insertion of at least one electrical resistance between two thicknesses of said reinforcement and raising the temperature of the assembly in view of its stiffening.
  • Such a polymerizable matrix may also be a thermoplastic polymer that can be melted and solidified at will to present a desired shape that a thermosetting polymer that polymerizes only once by raising the temperature.
  • This polymerizable matrix is initially incorporated by pre-impregnation, in the reinforcements so that in the heating step, the assembly is stiffened in a chosen form, for example in a heating press.
  • Such a heating structure has an ultra-thin overall thickness and a lower thermal inertia than conventional heating structures.
  • Such a structure allows radiation heating on both sides which gives the sensation of a gentle heating, without air mixing, by the emission of electromagnetic waves in the infrared range. Moreover, in open spaces in which a stream of air circulates regularly, convection heating costs are most often prohibitive and a radiant and ultrathin heating structure finds an advantageous application.
  • such a heating structure may be intended for heating domestic interiors, as an emitter connected to the electrical network. But it can also be used as an edible heating element (self-heating thermos, liquid heater, plate warmer) or as a drying element in the industry.
  • Heating pressuring during manufacture makes it possible to give the heating structure a specific shape that can be adapted to a particular use, particularly in the context of use as a domestic cabin or drying element heater. to adapt to a particular geographical or spatial configuration.
  • This formatting may also have the purpose of proposing in addition to a technical aspect also a certain aesthetic appearance to the structure thus manufactured.
  • the object of the present invention is to propose a heating structure of this type having a lower overall thickness or the order of 5 mm and low thermal inertia and, in addition, the shape can be easily adapted to the desired use.
  • the invention therefore proposes a heating structure, substantially in the form of a plate, comprising at least one electrical resistance, immobilized by polymerization of a matrix between two reinforcing thicknesses, said structure having a lower overall thickness or greater thickness. 5 mm, characterized in that said structure is in the form of a flat plate with adaptable deformability.
  • the heating element such as a plate heating structure and more particularly an ultrathin heating panel according to the invention can be deformed so as to adapt to a specific use envisaged without it being necessary. necessary to provide, as was the case in the rigid heating structure of the state of the art, a particular mold to form the plate.
  • adaptable deformability means that the matrix and the reinforcements give the plate a mechanical strength allowing it to remain in a flat, "rigid" shape but that the matrix once polymerized has a deformable nature , preferably without special treatment, for shaping the plate according to a desired deformation that said plate retains.
  • the matrix is made of a material capable of imparting a mechanical strength to the formed plate while being deformable.
  • the structure according to this embodiment is easily implemented in the form of plates which can then be deformed to the desired shape, without this deformation needing support means to be retained.
  • the term adaptable deformability means that the matrix impregnating the reinforcements, once polymerized, is made of a material adapted to give the plate flexibility to deform to the desired shape, where it can be maintained by any appropriate means of support.
  • the matrix preferably consists of a thermosetting resin with adaptable flexibility and preferably an epoxy resin with adaptable flexibility, such as, for example, that known under the trade name Duralco 4538 from Cotronics.
  • This epoxy resin is in the unpolymerized state in the form of a gel.
  • this epoxy resin is adaptable by varying the mixing ratio of the resin with respect to the crosslinking agent or curing agent used in said resin.
  • the resin / hardener mixture ratio is from 100/80 to 100/300 w / w.
  • the physical properties of such a resin are preferably a tensile strength greater than 1200 (psi), an elongation of between 8 and 200 (%), preferably also having a radius of curvature of 0.5.
  • a flexible plate constituting a radiant heating surface that can be used as a stretched veil to cover plane or non-flat surfaces, in fields of application such as the automobile industry, street furniture, industrial furniture, home heating integrated into the decoration, etc.
  • a heating structure can be obtained according to the manufacturing method in which a reinforcement is pre-impregnated with the aid of the polymerizable matrix, an electrical resistance is inserted between two thicknesses of said preimpregnated reinforcement and the polymer is polymerized. matrix by elevation of temperature.
  • the reinforcement has a suitable deformability and may consist of a fiberglass fabric, a fiberglass mat, a natural fiber fabric or any other suitable material.
  • the electrical resistance is of a deformable material, preferably having a radius of curvature of 0.5.
  • This electrical resistance can in particular be screen printed on a plastic film.
  • This plastic film may also advantageously have perforations favoring the interpenetration of the matrix on both sides of the film, conferring a better mechanical stability to the structure thus produced.
  • one or more electrical resistors are present on the entire structure. This structure is therefore a heating element in full.
  • the electrical resistance is located on one or more distinct parts of the structure. In this way, it is possible to provide on the heating structure localized heating zones, for example at a seat or office that would include such a heating structure.
  • the matrix before polymerization may comprise additives conferring on the subsequent structure particular properties.
  • additives may in particular be chosen to comply with safety standards (flame retardant, etc.).
  • Such additives may also be dyes for imparting color effects to the heating structure thus produced.
  • Thermochromic dyes are preferably used, which react with heat and cause color change effects in use of the heating structure.
  • the heating structure comprises, integrated into the structure during manufacture, lighting means such as at least one layer of optical fibers associated with the electrical resistance, at least one flexible strip. carrying at least one light emitting diode associated with the electrical resistance.
  • heating structure which, in addition, provides a lighting functionality thus opening up many applications possibilities, in particular, in street furniture (seat, heating and illuminating amounts for bus shelters, for example), the interior fittings of premises (heating and lighting coating constituting visual guides when the main lighting is not in use, for example).
  • the structure comprises a single radiating face.
  • one of the faces of the structure is provided with an insulating layer.
  • the heating structure is preferably shaped to accommodate a mobile inertial block which stores heat produced by said heating structure so as to optimize the heat transfer the mobile inertial block and / or which comprises a system controlled joule heating system such as a Joule effect cartridge, housed in the inertial block, preferably at its center, and electrically connectable to the heating structure accommodating it.
  • a system controlled joule heating system such as a Joule effect cartridge
  • the invention also relates to a mobile inertial block, intended to be associated with a heating structure, substantially plate-shaped, comprising at least one electrical resistance, immobilized by polymerization of a matrix, between two thicknesses of reinforcement , said structure having an overall thickness less than or on the order of 5 millimeters, especially as previously described, characterized in that the mobile inertial block is suitable for storing part of the heat produced by said heating structure, the heating structure being preferably shaped to accommodate this block so as to optimize the heat transfer the mobile inertial block and / or comprises a controlled joule effect heating system such as a Joule effect cartridge, housed in the inertial block, preferably in its center, and connectable electrically to the heating structure welcoming.
  • a controlled joule effect heating system such as a Joule effect cartridge
  • a booster heat obtained by said Joule cartridge located in the center of the inertial block may be necessary to provide more quickly to said inertial block a heat exploitable amount.
  • the power supply intended to produce heat by the joule effect of the ultra-thin structure also allows thanks to appropriate connections to feed the second heat source by Joule effect which is in the form of a cartridge integrated in the block in its center. and which is for storing heat in the associated mobile inertial block.
  • This mobile block nomadic, a Once separated and disconnected from the ultra-thin heating structure, it can then be moved to serve as additional heating.
  • Such a movable block independent of the ultra-thin heating structure makes it possible to accumulate the heat quickly and to restore it slowly to a different location from the location of the heating structure. When the latter has returned the majority of its heat it is then replaced and connected in position in the heating structure for reloading.
  • the movable block is made of a material adapted to accumulate heat and to restore it slowly.
  • a material is in particular chosen from concretes, soapstone, lightweight terracotta made of sandstone, clay in which sawdust is integrated before firing, possibly associated with firebrick.
  • An appropriate conventional control known to those skilled in the art, allows to adapt the heat obtained joule effect to be stored in the mobile inertial block. As a result, this embodiment leads to a dual function of the heat emitter at a time, ultra-thin radiating surface emitter and inertial nomadic emitter.
  • a heating element such as a heating structure 1 according to the invention is made in the form of a flat plate and is electrically powered by means of wires arranged projecting from the plate in order to connect them to a connection module.
  • This heating structure 1 comprises a heating film 2 consisting of a plastic film on which is screen printed an electrical resistance 3. This heating film 2 is sandwiched between two layers of reinforcements 4, consisting of a fabric of glass fibers 5 in a polymerizable matrix 6.
  • the glass fiber fabric 5 has been pre-impregnated by coating with the matrix 6.
  • This matrix 6 is an epoxy resin with adaptable flexibility so that, during the temperature rise, the resin polymerizes but retains a flexibility conferring to the heating structure 1 thus formed an adaptable deformability.
  • the "pre-impregnation" of the fibers by the matrix 6 can also result from the integration of polymerizable fibers into the fiber reinforcement.
  • optical fibers 7 are integrated at the level of the fabric 5 so as to confer on the structure thus produced an additional lighting function, at the very least of a light source.
  • This flat structure is also made to present localized heating zones, the heating film 2 having screen printed electrical resistors only in certain places as can be seen in dashed lines.
  • the assembly formed of the heating film 2 between two reinforcements 4 pre-impregnated with the polymerizable matrix 6 is introduced into a heating press between two plates. If necessary, one or more strips provided with LEDs 8 are also installed. The heating is printed with the press until a temperature compatible with the polymerization of the matrix 6.
  • the pressing is carried out in a conventional manner per se, under vacuum and / or under pressure of the trays so as to evacuate the air pockets that would be likely to cause, when heating dilatations and if necessary a delamination of the structure. Aspiration of the vacuum air pockets makes it possible to dispense with a high pressure of the pressing plate.
  • the heating structure 1 is an ultrathin heating panel. Indeed, the press platens advantageously make it possible to produce the heating structure 1 in a flat shape with a thickness of less than or equal to 5 mm, while providing heating capacities equivalent to conventional structures and which, from Due to its adaptable deformability, it can then be shaped in a desired manner according to the envisaged application opening a wide range of possibilities of use for this type of heating structure.
  • the temperature of the heating structure can reach in particular about 80 ° C in less than twenty minutes.
  • the fiberglass reinforcements 5 are advantageously insulating and furthermore ensure good electrical insulation of the structure and satisfactory resistance to flames.
  • Such a heating structure can be intended for heating domestic interiors as home radiators connected to the electrical network and can for this purpose, rest on a base having a connection module for a connection to the electrical distribution network.
  • the deformation capacity of the heating structure also makes it possible to give such a house radiator a shape that allows it to adapt to a particular environment, for example the heating structure can be deformed to fit a specific form of support (walls, beams, for example). Or, such a radiator can be in particular original forms, aesthetic giving it further a decorative appearance.
  • a heating structure 1 for example in the form of a curved panel as can be seen in the figure 3 , there is associated a mobile inertial block 9.
  • the electrical resistance of said structure is intended to be electrically powered to produce a Joule effect heat which serves to heat the associated mobile inertial block 9.
  • This nomadic inertial block 9 also has in its center a heating system by Joule effect 10 also called Joule effect cartridge, powered when it is received in the heating structure.
  • This cartridge 10 thus comprises means of electrical connection to the heating structure 1 provided with corresponding electrical connection means 11.
  • This block 9 separated from the heating structure 1 can then be used to serve as mobile auxiliary heating by restoring the heat stored.
  • This inertial block 9 is preferably made of lightened terracotta. That is to say a terracotta with sawdust before cooking the earth. Such lightened terracotta is thermally insulating and has an interesting inertia.
  • Such an inertial block 9 may advantageously have a bell shape in which the Joule effect cartridge 10 is housed and the heating structure is then shaped to accommodate this block 9 so as to optimize the heat transfer but also simplify the electrical connection intended for feed the booster heater Joule effect 10 located in the center of the inertial block as can be seen on the figure 3 .

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un élément de chauffage tel qu'une structure chauffante en plaque et plus particulièrement un panneau de chauffage ultramince.
  • Les structures chauffantes en plaque comportent une couche chauffante comprenant au moins une résistance électrique destinée à être alimentée électriquement pour produire un chauffage par effet Joule. Cette couche chauffante est généralement fixée entre deux couches de renfort préférentiellement des isolants électriques. Par « en forme de plaque », on entend aussi bien une forme plane qu'une forme sensiblement courbe ou encore entrée.
  • Les structures chauffantes de ce type présentent généralement une épaisseur de l'ordre ou supérieure à 2 cm, ce qui peut réduire les applications possibles, visant par exemple un minimum d'épaisseur pour une application de type émetteur de chaleur mais en outre confère une inertie thermique encore élevée.
  • De manière à résoudre ces inconvénients, le demandeur a proposé dans FR 2 847 114 une structure de chauffage, sensiblement en forme de plaque, qui comporte au moins une resistance électrique, immobilisée par polymérisation d'une matrice entre deux épaisseurs de renfort et qui présente une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres. Une telle structure de chauffage est notamment obtenue à l'aide d'un procédé de fabrication dans lequel on prévoit un renfort pré-imprégné d'une matrice polymèrisable par élévation de température, puis l'insertion d'au moins une résistance électrique entre deux épaisseurs dudit renfort et l'élévation de la température de l'ensemble en vue de sa rigidification.
  • De longue date on connait le document GB 831735 qui concerne une structure chauffante selon la préambule de la revendication 1.
  • Une telle matrice polymérisable peut aussi bien être un polymère thermoplastique pouvant donc être fondu et solidifié à volonté pour présenter une forme souhaitée qu'un polymère thermodurcissable qui polymérise une seule fois par élévation de température.
  • Cette matrice polymérisable est initialement incorporée par pré-imprégnation, dans les renforts de sorte qu'à l'étape de chauffage, l'ensemble est rigidifié selon une forme choisie, par exemple dans une presse chauffante.
  • Une telle structure de chauffage présente une épaisseur globale ultra-mince ainsi qu'une plus faible inertie thermique que les structures de chauffage classiques.
  • Une telle structure permet un chauffage par rayonnement sur ses deux faces qui procure la sensation d'un chauffage doux, sans brassage d'air, par l'émission d'ondes électromagnétiques dans le domaine de l'infrarouge. Par ailleurs, dans les lieux ouverts dans lesquels un courant d'air circule régulièrement, les coûts de chauffage par convection sont le plus souvent prohibitifs et une structure chauffante par rayonnement et ultramince trouve une application avantageuse.
  • En particulier, une telle structure chauffante peut être destinée au chauffage d'habitacles domestiques, en tant qu'émetteur connectés au réseau électrique. Mais elle peut également être utilisée en tant qu'élément de chauffage de matière comestible (thermos auto-chauffant, chauffe-liquide, chauffe-plat) ou en tant qu'élément de séchage dans l'industrie.
  • La mise en presse chauffante lors de la fabrication permet de conférer à la structure chauffante une forme spécifique qui peut être adaptée à une utilisation particulière, notamment dans le cadre de l'utilisation en tant que chauffage d'habitacle domestique ou d'élément de séchage pour s'adapter à une configuration géographique ou spatiale particulière. Cette mise en forme peut également avoir pour but de proposer outre un aspect technique également un aspect esthétique certain à la structure ainsi fabriquée.
  • Toutefois, ces formes spécifiques sont le plus souvent limitées à la seule recherche d'esthétisme car il est nécessaire de prévoir une presse adaptée pour chaque forme souhaitée, ce qui générerait un coût de mise en oeuvre trop important à la longue.
  • Afin de pallier cet inconvénient, la présente invention a pour but de proposer une structure de chauffage de ce type présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 mm et une faible inertie thermique et dont, en outre, la forme peut être facilement adaptée en fonction de l'utilisation souhaitée.
  • A cet effet, l'invention propose donc une structure de chauffage, sensiblement en forme de plaque, comportant au moins une résistance électrique, immobilisée par polymérisation d'une matrice entre deux épaisseurs de renfort, ladite structure présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres, caractérisée en ce que ladite structure est réalisée sous la forme d'une plaque plane à déformabilité adaptable.
  • Ainsi, de manière avantageuse, l'élément de chauffage tel qu'une structure chauffante en plaque et plus particulièrement un panneau de chauffage ultramince selon l'invention peut être déformé de manière à s'adapter à une utilisation spécifique envisagée sans qu'il soit nécessaire de prévoir, comme cela était le cas dans la structure de chauffage rigide de l'état de la technique, un moule particulier pour former la plaque.
  • Selon une première forme de réalisation, par déformabilité adaptable, on entend que la matrice et les renforts confèrent à la plaque une tenue mécanique lui permettant de se maintenir sous une forme plane, « rigide » mais que la matrice une fois polymérisée présente une nature déformable, de préférence sans traitement particulier, permettant de mettre en forme la plaque selon une déformation souhaitée que ladite plaque conserve.
  • Ainsi, de manière avantageuse, la matrice est constituée d'un matériau propre à conférer une tenue mécanique à la plaque formée tout en étant déformable. Ainsi, la structure selon cette forme de réalisation est facilement mise en oeuvre sous forme de plaques qui peuvent ensuite être déformées à la forme souhaitée, sans que cette déformation ait besoin de moyens de support pour être conservée.
  • Selon une deuxième forme de réalisation, on entend par déformabilité adaptable que la matrice imprégnant les renforts, une fois polymérisée, est constitué d'un matériau propre à conférer à la plaque une flexibilité lui permettant de se déformer à la forme souhaitée, où elle peut être maintenue par tous moyens de support appropriés.
  • Ainsi, de préférence la matrice est constituée d'une résine thermodurcissable à flexibilité adaptable et de préférence, une résine époxyde à flexibilité adaptable, telle que, par exemple, celle connue sous la dénomination commerciale Duralco 4538 de la société Cotronics. Cette résine époxy se présente à l'état non polymérisé sous la forme d'un gel.
  • La flexibilité de cette résine époxyde est adaptable en faisant varier le rapport de mélange de la résine par rapport à l'agent de réticulation ou agent de durcissement utilisé dans ladite résine. De préférence, le rapport de mélange résine/durcisseur est compris entre 100/80 et 100/300 en poids/poids. Les propriétés physiques d'une telle résine sont de préférence une résistance à la traction supérieure à 1200 (psi), une élongation comprise entre 8 et 200 (%), de préférence présentant également un rayon de courbure de 0,5.
  • Ainsi de manière avantageuse, on obtient une plaque flexible constituant une surface chauffante par rayonnement pouvant être utilisée comme un voile tendu pour recouvrir des surfaces planes ou non, dans des domaines d'application tels que l'industrie automobile, le mobilier urbain, industriel, le chauffage domestique intégré à la décoration, etc.
  • De manière avantageuse, une structure de chauffage peut être obtenue selon le procédé de fabrication dans lequel on pré-imprègne un renfort à l'aide de la matrice polymérisable, on insère entre deux épaisseurs dudit renfort pré-imprégné une résistance électrique et on polymérise la matrice par élévation de température.
  • De préférence, le renfort présente une déformabilité appropriée et peut être constitué d'un tissu de fibres de verre, d'un mât de fibres de verre, d'un tissu de fibres naturelles ou tout autre matériau approprié.
  • De préférence, la résistance électrique est en un matériau déformable, présentant de manière préférée, un rayon de courbure de 0,5. Cette résistance électrique peut notamment être sérigraphiée sur un film plastique. Ce film plastique peut en outre avantageusement présenter des perforations favorisant l'interpénétration de la matrice des deux côtés du film, conférant une meilleure stabilité mécanique à la structure ainsi réalisée.
  • Selon une forme de réalisation de l'invention, une ou des résistances électriques sont présentes sur l'ensemble de la structure. Cette structure se trouve donc être un élément de chauffage en intégralité.
  • Selon une variante de réalisation, la résistance électrique est localisée sur une ou plusieurs parties distinctes de la structure. De cette manière, il est possible de prévoir sur la structure de chauffage des zones localisées de chauffage, par exemple au niveau d'un siège ou d'un bureau qui comporterait une telle structure de chauffage.
  • De manière avantageuse, la matrice avant polymérisation, peut comporter des additifs conférant à la structure ultérieure des propriétés particulières. De tels additifs peuvent notamment être choisis pour respecter des normes de sécurité (retardateur de flammes, etc).
  • De tels additifs peuvent en outre être des colorants permettant de conférer à la structure de chauffage ainsi réalisée des effets de couleur. De manière préférée, on utilise des colorants thermochromiques, réagissant à la chaleur et provoquant des effets de changement de couleurs en utilisation de la structure chauffante.
  • Selon une forme particulièrement avantageuse de l'invention, la structure chauffante comporte, intégrés à la structure lors de la fabrication, des moyens d'éclairage tels qu'au moins une nappe de fibres optiques associée à la résistance électrique, au moins une bande souple portant au moins une diode électroluminescente associée à la résistance électrique.
  • Ainsi, on obtient une structure chauffante qui, en outre, offre une fonctionnalité d'éclairage ouvrant ainsi des possibilités d'applications nombreuses, en particulier, dans le mobilier urbain (siège, montants chauffant et éclairant pour des abribus, par exemple), les aménagements intérieurs de locaux (revêtement chauffant et éclairant constituant des guides visuels lorsque l'éclairage principal n'est pas en service, par exemple).
  • On peut en outre prévoir que la structure comporte une seule face rayonnante. A cet effet, l'une des faces de la structure est pourvue d'une couche isolante.
  • Selon encore une autre forme de réalisation, la structure chauffante est de préférence conformée pour accueillir un bloc inertiel mobile qui emmagasine de la chaleur produite par ladite structure chauffante de manière à optimiser le transfert de chaleur le bloc inertiel mobile et/ou qui comporte un système de chauffage par effet joule régulé tel qu'une cartouche à effet Joule, logé dans le bloc inertiel, de préférence en son centre, et connectable électriquement à la structure chauffante l'accueillant.
  • Aussi, l'invention a également pour objet un bloc inertiel mobile, destiné à être associé à une structure de chauffage, sensiblement en forme de plaque, comportant au moins une résistance électrique, immobilisée par polymérisation d'une matrice, entre deux épaisseurs de renfort, ladite structure présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres, notamment telle que précédemment décrite, caractérisé en ce que le bloc inertiel mobile est approprié pour emmagasiner une partie de la chaleur produite par ladite structure chauffante, la structure chauffante étant de préférence conformée pour accueillir ce bloc de manière à optimiser le transfert de chaleur le bloc inertiel mobile et/ou comporte un système de chauffage par effet joule régulé tel qu'une cartouche à effet Joule, logé dans le bloc inertiel, de préférence en son centre, et connectable électriquement à la structure chauffante l'accueillant.
  • Un appoint de chaleur, obtenu par ladite cartouche à effet joule située au centre du bloc inertiel peut se révéler nécessaire pour conférer plus rapidement audit bloc inertiel une quantité de chaleur exploitable. Ainsi, l'alimentation électrique destinée à produire la chaleur par effet joule de la structure ultra mince permet également grâce à une connectique appropriée d'alimenter la deuxième source de chaleur par effet joule qui se trouve sous forme de cartouche intégrée au bloc en son centre et qui est destinée au stockage de chaleur dans le bloc inertiel mobile associé. Ce bloc mobile, nomade, une fois séparé et déconnecté de la structure chauffante ultra mince peut ensuite être déplacé pour servir de chauffage d'appoint.
  • Un tel bloc mobile indépendant de la structure chauffante ultra mince permet d'accumuler la chaleur rapidement et de la restituer lentement à un endroit différent de l'emplacement de la structure chauffante. Lorsque ce dernier a restitué la majorité de sa chaleur il est alors replacé et connecté en position dans la structure chauffante pour rechargement.
  • De manière avantageuse, le bloc mobile est constitué d'un matériau propre à accumuler la chaleur et à la restituer lentement. Un tel matériau est notamment choisi parmi des bétons, la pierre ollaire, la terre cuite allégée en grès, en argile dans laquelle de la sciure est intégrée avant cuisson, éventuellement associée à de la brique réfractaire. Une régulation classique appropriée, connue de l'homme de l'art, permet d'adapter la chaleur obtenue par effet joule devant être stockée dans le bloc inertiel mobile. De ce fait cette forme de réalisation conduit à une double fonction de l'émetteur de chaleur à la fois, émetteur surfacique rayonnant ultra mince et émetteur nomade inertiel.
  • On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence au dessin dans lequel :
    • La figure 1 représente une vue en coupe transversale d'une structure chauffante selon l'invention ;
    • La figure 2 représente une vue schématique en plan d'une structure chauffante selon l'invention ;
    • La figure 3 représente une vue schématique en plan d'une structure chauffante selon l'invention associée à un bloc inertiel mobile.
  • Un élément de chauffage tel qu'une structure chauffante 1 selon l'invention est réalisé sous forme de plaque plane et est alimenté électriquement par l'intermédiaire de fils ménagés en saillie de la plaque en vue de les relier à un module de connexion.
  • Cette structure chauffante 1 comporte un film chauffant 2 constitué d'un film plastique sur lequel est sérigraphié une résistance électrique 3. Ce film chauffant 2 est pris en sandwich entre deux couches de renforts 4, constitués d'un tissu de fibres de verres 5 dans une matrice 6 polymérisable.
  • Le tissu de fibres de verre 5 a été pré-imprégné par enduction avec la matrice 6. cette matrice 6 est une résine époxyde à flexibilité adaptable de telle sorte que, lors de l'élévation de température, la résine polymérise mais conserve une flexibilité conférant à la structure chauffante 1 ainsi formée une déformabilité adaptable.
  • La « pré-imprégnation » des fibres par la matrice 6 peut également résulter de l'intégration de fibres polymérisables dans le renfort en fibres.
  • Lors de la fabrication, il est possible d'intégrer des fibres optiques 7 au niveau du tissu 5 de sorte à conférer à la structure ainsi réalisée une fonctionnalité supplémentaire d'éclairage, à tout le moins de source lumineuse.
  • Il est également possible d'insérer au niveau de chaque renfort, des bandes souples porteuses de diodes électroluminescentes (DEL) 8 comme cela est visible sur la structure plane présentée à la figure 2.
  • Cette structure plane est réalisée en outre pour présenter des zones chauffantes localisées, le film chauffant 2 ne comportant de résistances électriques sérigraphiées qu'à certains endroits comme on peut les voir représentées en pointillés.
  • En ce qui concerne la fabrication, l'ensemble formé du film chauffant 2 entre deux renforts 4 pré-imprégnés de la matrice 6 polymérisable est introduit dans une presse chauffante entre deux plateaux. Si nécessaire, on met également en place une ou plusieurs bandes pourvues de DEL 8. Le chauffage est imprimé à la presse jusqu'à une température compatible avec la polymérisation de la matrice 6.
  • Le pressage est réalisé de manière classique en soi, sous vide et/ou sous forte pression des plateaux de sorte à évacuer les poches d'air qui seraient susceptibles d'entraîner, lors de la chauffe des dilatations et le cas échéant un délaminage de la structure. L'aspiration des poches d'air sous vide permet de se passer d'une forte pression du plateau de presser.
  • La structure chauffante 1 constitue un panneau de chauffage ultramince. En effet, les plateaux de la presse permettent de réaliser avantageusement la structure chauffante 1 sous une forme plane d'une épaisseur inférieure ou de l'ordre de 5 mm, tout en assurant des capacités de chauffage équivalentes à des structures classiques et qui, du fait de sa déformabilité adaptable, peut ensuite être mise en forme de manière souhaitée selon l'application envisagée ouvrant un large panel de possibilités d'utilisation à ce type de structure de chauffage.
  • La température de la structure chauffante peut atteindre notamment environ 80°C en moins d'une vingtaine de minutes. Les renforts en fibres de verre 5 sont avantageusement isolants et assurent en outre une bonne isolation électrique de la structure et une résistance satisfaisante aux flammes.
  • Une telle structure chauffante peut être destinée au chauffage d'habitacles domestiques en tant que radiateurs de maison connectés au réseau électrique et peut à cet effet, reposer sur un socle comportant un module de connexion pour une connexion au réseau de distribution électrique. La capacité de déformation de la structure chauffante permet également de donner à un tel radiateur de maison une forme qui lui permet une adaptabilité à un environnement particulier, par exemple la structure chauffante peut être déformée pour épouser une forme spécifique de support (murs, poutres, par exemple). Ou alors, un tel radiateur peut se présenter sous des formes particulières originales, esthétiques lui conférant en outre un aspect décoratif.
  • A la structure chauffante 1, par exemple sous forme d'un panneau recourbé comme on peut le voir à la figure 3, est associé un bloc inertiel mobile 9. Ainsi, la résistance électrique de ladite structure est destinée à être alimentée électriquement pour produire une chaleur par effet Joule qui sert à chauffer le bloc inertiel mobile 9 associé.
  • Ce bloc inertiel nomade 9 dispose en outre en son centre un système de chauffage par effet Joule 10 encore appelé cartouche à effet Joule, alimenté, lorsque ce dernier est accueilli dans la structure chauffante. Cette cartouche 10 comporte donc des moyens de connexion électrique à la structure chauffante 1 pourvue de moyens de connexion électrique en correspondance 11. Ce bloc 9 séparé de la structure chauffante 1 peut ensuite être utilisé pour servir de chauffage d'appoint mobile en restituant la chaleur emmagasinée.
  • Ce bloc inertiel 9 est de préférence constitué de terre cuite allégée. C'est-à-dire une terre cuite comportant de la sciure avant cuisson de la terre. Une telle terre cuite allégée est isolante thermiquement et présente une inertie intéressante.
  • Un tel bloc inertiel 9 peut avantageusement présenter une forme de cloche dans laquelle se loge la cartouche à effet Joule 10 et la sructure chauffante est alors conformée pour accueillir ce bloc 9 de manière à optimiser le transfert de chaleur mais aussi simplifier la connexion électrique destinée à alimenter la cartouche chauffante à effet Joule 10 d'appoint située au centre du bloc inertiel comme on peut le voir sur la figure 3.

Claims (13)

  1. Structure de chauffage (1) comportant un élément chauffant (2) pris en sandwich entre deux couches de renforts (4) comprenant une matrice polymérisable (6), ladite structure présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres,
    caractérisée en ce que ladite structure (1) est réalisée sous la forme d'une plaque plane à déformabilité adaptable conférée par la matrice (6) qui, une fois polymérisée, est apte à être déformée selon une forme souhaitée et en ce que ledit élément chauffant (2) est constitué d'un film plastique sur lequel est sérigraphiée au moins une résistance électrique (3).
  2. Structure selon la revendication 1,
    caractérisée en ce que la matrice (6) est constituée d'un matériau tel qu'une résine thermodurcissable à flexibilité adaptable conférant à la plaque une flexibilité lui permettant de se déformer à la forme souhaitée, où elle peut être maintenue par tous moyens de support appropriés.
  3. Structure selon l'une des revendications 1 et 2,
    caractérisée en ce que la matrice (6) est une résine époxyde à flexibilité adaptable, dans laquelle la teneur en agent durcisseur (agent de réticulation) par rapport au mélange est modifiable pour faire varier la flexibilité.
  4. Structure selon l'une des revendications 1 et 3,
    caractérisée en ce que la résistance électrique (3) est un matériau électriquement résistif déformable, de préférence présentant un rayon de courbure de 0,5.
  5. Structure selon la revendication 4,
    caractérisée en ce que la résistance électrique (3) est présente sur l'ensemble de la structure.
  6. Structure selon la revendication 4,
    caractérisée en ce que la résistance électrique (3) est présente uniquement dans une ou plusieurs parties de la structure.
  7. Structure selon l'une des revendications 1 à 6,
    caractérisée en ce que la matrice (6) avant polymérisation, comporte des additifs tels que des colorants, de préférence des colorants thermochromiques.
  8. Structure selon la revendication 1 à 7,
    caractérisée en ce que le renfort présente une déformabilité appropriée et peut être constitué d'un tissu de fibres de verre, d'un mât de fibres de verre, d'un tissu de fibres naturelles.
  9. Structure selon l'une des revendications 1 à 8,
    caractérisée en ce que la structure chauffante (1) comporte, intégrés à la structure lors de la fabrication, des moyens d'éclairage tels qu'au moins une nappe de fibres optiques, au moins une bande souple portant au moins une diode électroluminescente (8), associés à la résistance électrique (3).
  10. Structure selon l'une des revendications 1 à 9,
    caractérisée en ce que la structure chauffante (1) est de préférence conformée pour accueillir un bloc inertiel mobile (9) qui emmagasine de la chaleur produite par ladite structure chauffante de manière à optimiser le transfert de chaleur et/ou qui comporte un système de chauffage par effet joule régulé tel qu'une cartouche à effet Joule, logé dans le bloc inertiel, de préférence en son centre, et connectable électriquement à la structure chauffante l'accueillant.
  11. Bloc inertiel mobile (9), destiné à être associé à une structure de chauffage, sensiblement en forme de plaque, comportant au moins une résistance électrique, immobilisée par polymérisation d'une matrice, entre deux épaisseurs de renfort, ladite structure présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres, selon l'une des revendications 1 à 10,
    caractérisé en ce que le bloc inertiel mobile (9) comporte un système de chauffage par effet joule régulé (10) tel qu'une cartouche à effet Joule, logé dans le bloc inertiel (9), de préférence en son centre, et connectable électriquement à la structure chauffante l'accueillant et/ou est approprié pour emmagasiner une partie de la chaleur produite par ladite structure chauffante, la structure chauffante étant de préférence conformée pour accueillir ce bloc de manière à optimiser le transfert de chaleur vers le bloc inertiel mobile.
  12. Bloc inertiel mobile selon la revendication 11,
    caractérisé en ce que le bloc mobile (9) est constitué d'un matériau propre à accumuler la chaleur et à la restituer lentement, un tel matériau étant notamment choisi parmi des bétons, la pierre ollaire, la terre cuite allégée dans laquelle de la sciure est intégrée avant cuisson, éventuellement associée à de la brique réfractaire.
  13. Bloc inertiel mobile selon la revendication 12,
    caractérisé en ce que le bloc inertiel (9) présente une forme de cloche dans laquelle se loge la cartouche à effet Joule (10).
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