FR2490056A1 - Electrically powered heating panel - uses medium resistivity material on heat and electrically insulating base with electric insulator covering to provide uniform heat - Google Patents

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Abstract

The heating panel uses joule heating to generate heat which is radiated from the panel surface. The panel comprises a layer of medium resistivity material, sandwiched between two electrically isolating layers, and has high dielectric crystalline material interspersed through the medium resistivity layer to trap and radiate generated heat. The heating panel is formed on a ceramic base (2) and has edge electrodes (4) lodged in the resistive layer (5) which comprises three layers of material having different resistivities, metal or metal oxide powder, acetylene black and carbon. Interspersed throughout the resistive layer are dielectric crystals (17) which absorb and radiate generated heat. An electrically insulating layer (10) is placed over the resistive layer and serves as the heat radiating surface. The electrodes are covered, at least partially, by an insulating layer.

Description

ELEMENT DE SURFACE DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION.ELECTRIC HEATING SURFACE ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.

La La présente invention concerne un élément de sur- face de chauffage électrique, notamment un panneau et son procédé de fabrication.The present invention relates to an electric heating surface element, in particular a panel and its manufacturing method.

Cet élément de surface de chauffage électrique comporte en premier lieu au moins deux électrodes écartées et séparées l'une de l'autre par une plage ; en second lieu un élément chauffant, placé dans la plage, en contact électrique avec les électrodes, présentant une resistivité électrique permettant de développer et dégager de la chaleur par effet
Joule, lorsqu'une perte de charge électrique (dans un intervalle de température prévu) intervient entre les électrodes, cet élé- ment chauffant radiant la chaleur développée dans l'espace environnant ; et en dernier lieu des couches d'isolation électrique vers les faces extérieures de l'élément de surface de chauffage électrique.
This electric heating surface element firstly comprises at least two electrodes spaced apart and separated from each other by a pad; secondly a heating element, placed in the range, in electrical contact with the electrodes, having an electrical resistivity making it possible to develop and give off heat by effect
Joule, when a loss of electrical charge (within a specified temperature range) occurs between the electrodes, this heating element radiating the heat developed in the surrounding space; and lastly electrically insulating layers to the outside faces of the electric heating surface element.

On connaît déjà des éléments de surface de chauffage électrique - en particulier des panneaux de chauffage électrique - dont l'élément chauffant se présente sous la forme d'un réseau complexe de fils métalliques, jouant le rôle d'éléments conducteurs à résistivité électrique assurant ladite perte de charge, noyé dans un milieu isolant électriquement, assurant la radiation de la chaleur développée et recouverts sur ses deux faces extérieures de couches spéciales d'isolation, l'ensemble comprenant donc une superposition du noyau de fils métalliques et du milieu isolant en des couches distinctes, séparées, associées rigidement l'une à l'autre par pressage à chaud selon la technique du soudage à chaud ou autre procédé du meme type. Electric heating surface elements are already known - in particular electric heating panels - whose heating element is in the form of a complex network of metallic wires, playing the role of conductive elements with electrical resistivity ensuring said pressure drop, embedded in an electrically insulating medium, ensuring the radiation of the developed heat and covered on its two external faces with special layers of insulation, the assembly therefore comprising a superposition of the core of metal wires and of the insulating medium in distinct, separate layers rigidly associated with one another by hot pressing according to the technique of hot welding or another process of the same type.

Ces éléments de surface de chauffage électrique sont donc stratifiés, comportant des couches de nature totalement dissemblables associées entre elles, soumises à des efforts mécaniques de flexion, selon leur étendue superficielle et à des températures très variées entre l'état d'utilisation au chauffage et celui de non utilisation, ainsi qu'aux dilatations et contractions en résultant. Ces éléments de surface de chauffage connus se sont donc montrés peu résistants et peusatisfaisants à l'usage.  These electric heating surface elements are therefore laminated, comprising layers of totally dissimilar nature associated with one another, subjected to mechanical bending forces, according to their surface extent and at very varied temperatures between the state of use on heating and that of non-use, as well as the resulting dilations and contractions. These known heating surface elements have therefore been shown to be weak and unsatisfactory in use.

La présente invention se propose donc de palier cet inconvénient majeur et d'autres. A cet effet, elle propose un élément de surface de chauffage dans lequel l'élément chauffant comprend une zone ou couche de resistivité électrique et une zone ou couche d'isolation unique au moins partiellement interpénétréeset non stratifiées comme dans lté- tat connu de la technique. The present invention therefore proposes to overcome this major drawback and others. To this end, it provides a heating surface element in which the heating element comprises an electrical resistivity zone or layer and a single insulation zone or layer at least partially interpenetrated and not laminated as in the known state of the art .

En outre, la zone ou couche de résistivité éléctrique est composée de diverses zones ou couches de résistivité de natures différentes notamment selon la nature de la substance résistive et une zone ou couche alvéolaire dont les alvéoles sont remplies d'un "isolant solide1, à l'état critallin, à cristaux haute capacité diélectrique, réfléchissant et radiant la chaleur, également au moins partiellement interpénétrées l'une dans l'autre. In addition, the zone or layer of electrical resistivity is composed of various zones or layers of resistivity of different natures, in particular according to the nature of the resistive substance and a zone or cellular layer of which the cells are filled with a "solid insulator1, critalline state, with high dielectric capacity crystals, reflecting and radiating heat, also at least partially interpenetrated one inside the other.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de surface de chauffage comporte un support incombustible et électriquement isolé soit par lui-meme, soit rendu électriquement isolé, rigidement solidaire de l'élément chauffant sur sa face opposée à sa face libre, à l'aide d'une zone ou couche de pénétration en profondeur, par absorption dans sa masse d'un liant mouillant provenant de l'élément chauffant, le support isolant l'élément de surface de chauffage sur la face opposée à la face libre dudit élément chauffant. According to another characteristic of the invention, the heating surface element comprises an incombustible and electrically insulated support either by itself, or made electrically insulated, rigidly secured to the heating element on its face opposite to its free face, using a deep penetration zone or layer, by absorption in its mass of a wetting binder coming from the heating element, the support insulating the heating surface element on the face opposite to the free face of said heating element.

Egalement, la zone d'isolation recouvre au moins partiellement les électrodes afin de les isoler et de les retenir appliquées rigidement sur le support. Also, the insulation zone at least partially covers the electrodes in order to isolate and retain them applied rigidly to the support.

Selon l'invention proposée, l'élément chauffant est en un amalgame hétérogène qui donne naissance aux différentes zones ou couches mentionnées plus haut. According to the proposed invention, the heating element is made of a heterogeneous amalgam which gives rise to the different zones or layers mentioned above.

On comprend que lorsqu'on se refère en relation avec l'invention à l'existence de couches dans l'élément chauffant, il s'agit là d'une image permettant de mieux faire comprendre l'invention. En effet, ces couches ne sont nullement des couches distinctes séparées, successives, discontinues comme celles d'un stratifié obtenu par association de feuilles diverses, chacune homogène. Ces couches sont obtenues à partir d'un meme amalgame hétérogène qui leur donne naissance et sont en totalité ou au moins partiellement interpénétrées les unes dans les autres, le passage de l'une à l'autre intervenant de façon continue. I1 s'agit donc davantage de zones respectives. Dans la suite du texte, on utilisera pour la meilleure compréhension ltexpression zones ou couches. We understand that when referring in relation to the invention to the existence of layers in the heating element, this is an image to better understand the invention. In fact, these layers are in no way separate, successive, discontinuous distinct layers like those of a laminate obtained by association of various sheets, each homogeneous. These layers are obtained from the same heterogeneous amalgam which gives rise to them and are wholly or at least partially interpenetrated one inside the other, the passage from one to the other taking place continuously. These are therefore more respective areas. In the rest of the text, the expression zones or layers will be used for the best understanding.

Les diverses zones ou couches constituant avec le support l'élément de surface de chauffage ont un même régime de réponse aux sollicitations mécaniques et à la dilatation thermique de sorte que l'élément de surface de chauffage a la meilleure tenue possible dans le temps quelle que soit la durée variable d'utilisation quelle que soit sa superficie, quelle que soit la température à laquelle il est porté (dans la plage de température prévue). The various zones or layers constituting with the support the heating surface element have the same regime of response to mechanical stresses and to thermal expansion so that the heating surface element has the best possible resistance over time whatever or the variable duration of use regardless of its surface, regardless of the temperature to which it is worn (within the expected temperature range).

L'élément de surface de chauffage selon l'invention possède donc des qualités de fiabilité remarquables. The heating surface element according to the invention therefore has remarkable reliability qualities.

En outre, la diffusion de la chaleur par radiation et réflexion sur les cristaux de "l'isolant solide" est réalisée avec un rendement d'efficacité maximal d'où, toutes choses égales par ailleurs, un meilleur rendement de l'élément de surface de chauffage ou une importante économie d'énergie. In addition, the diffusion of heat by radiation and reflection on the crystals of the "solid insulator" is carried out with a maximum efficiency yield from which, all other things being equal, a better efficiency of the surface element. heating or significant energy savings.

Des possibilités d'utilisation d'éléments de surface de chauffage existent dans divers intervalles de temperatures tels que par exemple entre 250C -et 1800C ou bien entre 1800C et 4500C, quelle que soit la structure que l'on veut chauffer ainsi qu'il est décrit dans le B.F. 74 13590. Possibilities of using heating surface elements exist in various temperature ranges such as for example between 250C and 1800C or else between 1800C and 4500C, whatever structure is to be heated as it is described in BF 74 13590.

La fabrication de tels éléments de surface de chauffage est plus aisée que celle des éléments chauffant stratifiés connus à ce jour. En effet, la fabrication des éléments de chauffage stratifiés connus à ce jour suppose la préparation séparément de chaque feuille homogène constitutive de l'élément chauffant puis la disposition successive des différentes feuilles les unes par rapport aux autres et enfin leur solidarisation. Au contraire, suivant l'invention, on pré pare d'abord l'amalgame hétérogène et celui-ci est ensuite appliqué sur le support, les zones ou couches venant ensuite se créer d'elles-mêmes à l'intérieur même de l'amalgame, selon le poids moléculaire respectif des différents constituants. The manufacture of such heating surface elements is easier than that of the laminated heating elements known to date. Indeed, the manufacture of laminated heating elements known to date requires the preparation separately of each homogeneous sheet constituting the heating element then the successive arrangement of the different sheets relative to each other and finally their joining. On the contrary, according to the invention, the heterogeneous amalgam is first prepared and this is then applied to the support, the zones or layers then coming to create themselves within the same amalgam, according to the respective molecular weight of the various constituents.

Le contact électrique pouvant être réalisé entre les électrodes et l'élément chauffant en un amalgame hété rogène est nettement supérieur à celui obtenu dans le-cas d'un élément chauffant sous la forme d'un réseau de fils métalliques. I1 est clair également que la surface de ce contact est accrue - pour une meilleure efficacité - dans le cas de l'invention proposée et qu'elle est donc plus sûre et plus facilement obtenue que dans le cas du soudage d'un réseau de fils à une électrode en forme de barre ou ruban. The electrical contact that can be made between the electrodes and the heating element in a heterogeneous heterogeneous amalgam is clearly greater than that obtained in the case of a heating element in the form of a network of metallic wires. It is also clear that the surface of this contact is increased - for better efficiency - in the case of the proposed invention and that it is therefore safer and more easily obtained than in the case of welding a network of wires. to a rod or ribbon electrode.

L'invention trouve donc des applications nombreuses, variées, différentes, dans le domaine du chauffage domestique et industriel, dans la fabrication d'éléments de construction préfabriqués, en béton ou autres, dans le domaine de la culture agricole, dans le chauffage des fluides, dans la production de vapeur, etc. The invention therefore finds numerous, varied and different applications, in the field of domestic and industrial heating, in the manufacture of prefabricated building elements, in concrete or other, in the field of agricultural culture, in the heating of fluids. , in steam production, etc.

L'invention proposée est bien comprise d'après la description d'une forme d'exécution de l'élément de surface de chauffage, d'une forme de miseen oeuvre du procédé de sa fabrication et de préparation d'un amalgame hétérogène entrant dans la réalisation de ce procédé, donnée à titre d'exemple nullement limitatif et des dessins annexés dont
- La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale droitepartielle d'un élément de surface de chauffage selon l'invention.
The proposed invention is well understood from the description of an embodiment of the heating surface element, of an embodiment of the process for its manufacture and of preparation of a heterogeneous amalgam entering carrying out this process, given by way of nonlimiting example and of the accompanying drawings,
- Figure 1 is a schematic view in partial right cross section of a heating surface element according to the invention.

- La figure 2 est un graphique de la variation théorique de la resistivité électrique (en ordonnées et en ohm/cm2) des diverses zones ou couches de resistivité de nature différente composant la zone de resistivité électrique de l'élément de surface de chauffage selon l'invention, en fonction de la température d'utilisation (en abscisses et en degré C). - Figure 2 is a graph of the theoretical variation of the electrical resistivity (ordinates and in ohm / cm2) of the various zones or layers of resistivity of different nature composing the zone of electrical resistivity of the heating surface element according to l invention, as a function of the temperature of use (on the abscissa and in degree C).

Selon l'invention il est proposé un élément de surface de chauffage 1.  According to the invention, a heating surface element 1 is proposed.

Cet élément de surface de chauffage 1 a une forme générale de nappe, soit plane,(cas du panneau représenté sur la figure 1), soit non plane, selon la destination pour laquelle il est prévu. This heating surface element 1 has a general sheet form, either planar (case of the panel shown in FIG. 1), or non-planar, depending on the destination for which it is intended.

Cet élément 1 de chauffage électrique comprend (figure 1) un support 2 qui aux températures habituelles d'utilisation est substantiellement rigide et, dans l'ensemble incombustible, isolé électriquement et non conducteur, ayant notamment une forme générale de nappe pleine, peu épaisse conformée pour correspondre à la forme de l'élément de chauffage 1. This electric heating element 1 comprises (FIG. 1) a support 2 which, at the usual temperatures of use, is substantially rigid and, on the whole non-combustible, electrically insulated and non-conductive, having in particular a general shape of solid, slightly thick, shaped sheet. to match the shape of the heating element 1.

Le support 2 peut être en un matériau par luimême incombustible et électriquement isolé tel que le verre, la porcelaine, la céramique, le fibrociment, la terre cuite ou autre corps similaire. Le support 2 peut également être composite et comporter une âme métallique (acier, aluminium, etc.) c'est-à-dire en soi incombustible et électriquement conducteur, recouverte et protégée d'au moins une couche de vernis, résine, laque, émail ou autre corps similaire isolant électriquement et non conducteur de l'électricité pour que l'ensemble de l'âme et de la couche isolante présente l'isolation électrique et la non conduction électrique requises. The support 2 can be made of a material which is itself non-combustible and electrically insulated, such as glass, porcelain, ceramic, fiber cement, terracotta or the like. The support 2 can also be composite and include a metallic core (steel, aluminum, etc.), that is to say non-combustible and electrically conductive, covered and protected with at least one layer of varnish, resin, lacquer, enamel or other similar body electrically insulating and not conducting electricity so that the whole of the core and the insulating layer has the required electrical insulation and non-electrical conduction.

Sur une même face du support 2 et notamment à proximité de ses bords latéraux 3 sont appliquées et fixées - comme on le verra ultérieurement - deux électrodes 4, distinctes (dont une seule est figurée sur les dessins, afin de les simplifier et de les rendre plus clairs). Ces deux électrodes 4 sont destinées à être reliées au réseau électrique, de façon connue en soi. Les deux électrodes 4 sont en un matériau parfaitement conducteur de l'électricité, par exemple en métal, écartées l'une de l'autre, (donc ne sont pas en contact électrique direct l'une avec l'autre) et séparées par une plage 5, continue, de production de chaleur par effet
Joule, résultant de la perte de charge du courant électrique qui s'établit entre les deux électrodes 4, lorsqu'une tension électrique - notamment célle du secteur-leur est appliquée.
On the same face of the support 2 and in particular near its lateral edges 3 are applied and fixed - as will be seen later - two separate electrodes 4 (only one of which is shown in the drawings, in order to simplify and make them clearer). These two electrodes 4 are intended to be connected to the electrical network, in a manner known per se. The two electrodes 4 are made of a material which is perfectly conductive of electricity, for example metal, spaced apart from one another (therefore are not in direct electrical contact with each other) and separated by a range 5, continuous, of heat production by effect
Joule, resulting from the loss of charge of the electric current which is established between the two electrodes 4, when an electric voltage - in particular the mains voltage - is applied to them.

Les électrodes 4 peuvent faire l'objet de nombreuses variantes. Elles peuvent être constituées par des rubans en cuivre ou autre matériau électroconducteur, appliqués par leur grande face sur le support 2, chacune étant rectiligne et les deux électrodes étant parallèles entre elles. Elles peuvent également être destinées à travailler en immersion ou au contact direct de liquide notamment comme décrit dans le brevet français nO 76 13 505. The electrodes 4 can be the subject of numerous variants. They can be formed by tapes of copper or other electroconductive material, applied by their large face to the support 2, each being rectilinear and the two electrodes being parallel to each other. They can also be intended to work in immersion or in direct contact with liquid, in particular as described in French patent No. 76 13 505.

Un élément chauffant 6 continu est placé entre les deux électrodes 4 en recouvrement de la plage 5 et en contact électrique avec les deux électrodes 4. Cet élément chauffant 6, conducteur de l'électricité, présente la résistivité électrique nécessaire à la création de la perte de charge mentionnée plus haut, cause de la production de chaleur par effet Joule. L'élément de chauffage 1 comportant l'élément chauffant 6 diffuse cette chaleur dans l'espace 7 environnant dans le sens des flèches f normal à l'élément de chauffage 1. A continuous heating element 6 is placed between the two electrodes 4 overlapping the area 5 and in electrical contact with the two electrodes 4. This heating element 6, electrically conductive, has the electrical resistivity necessary for creating the loss of charge mentioned above, cause of the heat production by Joule effect. The heating element 1 comprising the heating element 6 diffuses this heat into the surrounding space 7 in the direction of the arrows f normal to the heating element 1.

L'élément chauffant 6 est appliqué sur et rigidement solidaire de la face du support 2 recevant les électrodes 4, en recouvrant d'une part totalement la plage 5 délimitée latéralement par les deux électrodes 4 et d'autre part, éventuellement uniquement partiellement au voisinage de la plage 5, les faces 8 des deux électrodes 4 opposées aux faces de celles-cien contact avec le support 2. The heating element 6 is applied to and rigidly secured to the face of the support 2 receiving the electrodes 4, on the one hand completely covering the area 5 delimited laterally by the two electrodes 4 and on the other hand, possibly only partially in the vicinity of area 5, the faces 8 of the two electrodes 4 opposite the faces of the latter in contact with the support 2.

La fonction des deux électrodes 4 est double. The function of the two electrodes 4 is twofold.

Elle est d'abord de permettre la circulation du courant électrique à travers l'élément chauffant 6, les deux électrodes 4, jouant le rôle de collecteur de courant électrique.It is first of all to allow the circulation of electric current through the heating element 6, the two electrodes 4, playing the role of an electric current collector.

Elle est ensuite de délimiter la plage 5 de diffusion de chaleur, l'élément chauffant 6 la débordant de part et d'autre latéralement, par deux zones 9, notamment autant que nécessaire pour recouvrir en tout ou partie les deux électrodes 4, un contact électrique satisfaisant étant assuré entre elles. Les bords libres des zones 9 peuvent être parfaitement réguliers, notamment parallèles aux électrodes 4 ou comporter certaines irrégularités. It is then to delimit the area 5 of heat diffusion, the heating element 6 overflowing it on either side laterally, by two zones 9, in particular as much as necessary to cover all or part of the two electrodes 4, a contact satisfactory electric power being provided between them. The free edges of the zones 9 may be perfectly regular, in particular parallel to the electrodes 4 or may include certain irregularities.

L'élément chauffant 6 est réalisé en un matériau spécifique de l'invention, ainsi qu'il sera expliqué par la suite. Sa fonction est d'abord de réaliser la perte de charge électrique, déjà mentionnée. Elle est ensuite de constituer le moyen de fixation rigide réciproque de l'élément 1, étant donné qu'il peut se fixer rigidement soi-même directement sur le support 2 en y fixant également de façon rigide les deux électrodes 4 pour constituer une unité composite mais compacte et résistante aux sollicitations mécaniques et thermiques, soit provenant des dilatations par échauffement ou refroidissement, soit des chocs inévitables auxquels l'élément de surface de chauffage est involontairement soumis. The heating element 6 is made of a specific material of the invention, as will be explained later. Its function is first of all to achieve the electrical charge loss, already mentioned. It is then to constitute the reciprocal rigid fixing means of the element 1, given that it can rigidly fix itself directly on the support 2 while also rigidly fixing the two electrodes 4 there to constitute a composite unit. but compact and resistant to mechanical and thermal stresses, either from expansions by heating or cooling, or inevitable shocks to which the heating surface element is involuntarily subjected.

La fonction de l'élément chauffant 6 est enfin de constituer soi-même sa propre isolation électrique sur sa face libre 10 à l'opposé du support 2 et celle des électrodes 4 dans les zones 9, sans empêcher pour autant la diffu-. The function of the heating element 6 is finally to constitute oneself its own electrical insulation on its free face 10 opposite the support 2 and that of the electrodes 4 in the zones 9, without preventing the diffusion.

sion de la chaleur.heat.

Selon une forme préférée mais non limitative de l'invention, l'élément de surface de chauffage 1 comporte plusieurs zones-ou couches, selon l'acception définie précédemment, en section droite transversale par un plan (plan de la figure 1), perpendiculaire à la face 11 d'application de l'élément chauffant 6 sur le support 2, à l'opposé de la face 10. I1 s'agit d'une zone interne 12 de pénétration en profondeur dans le support 2 - et par absorption dans sa masse d'un liant mouillant de l'élément chauffant 6 qui assure ainsi l'association rigide, par interpénétration intime, de l'élément chauffant 6 et du support 2,et également la fixation des deux électrodes 4, donc l'association rigide de l'é lément de surface de chauffage 1 en une unité compacte comme décrit. According to a preferred but non-limiting form of the invention, the heating surface element 1 comprises several zones or layers, according to the definition defined above, in cross section through a plane (plane of FIG. 1), perpendicular on the face 11 of application of the heating element 6 on the support 2, opposite to the face 10. It is an internal zone 12 of deep penetration into the support 2 - and by absorption in its mass of a wetting binder of the heating element 6 which thus ensures the rigid association, by intimate interpenetration, of the heating element 6 and of the support 2, and also the fixing of the two electrodes 4, therefore the rigid association of the heating surface element 1 into a compact unit as described.

L'élément chauffant 6 présente dans cette section droite transversale une zone ou couche médiane 13 de résistivité électrique, lieu des pertes de charge électrique pour la création de chaleur. The heating element 6 has in this cross-section a middle zone or layer 13 of electrical resistivity, place of the losses of electrical charge for the creation of heat.

La zone ou couche 13 de résistivité électrique est elle-même composite, comportant plusieurs zones ou couches.  The zone or layer 13 of electrical resistivity is itself composite, comprising several zones or layers.

Selon une forme d'exécution préférée mais non limitative de l'invention, la zone ou couche 13 comporte en section droite transversale, une première zone ou couche 14 de dépôt d'une substance, présentant une certaine résistivité electri- que, notamment une poudre métallique ou oxyde métallique, notamment adjacente à la zone ou couche 12; une seconde zone ou couche 15, présentant également une certaine résistivité électrique, notamment contenant du graphite comme substance résistive ; une troisième zone théorique 16 contenant du noir d'acétylène comme substance résistive ; et une quatriè- me zone alvéolaire 17 dont les alvéoles sont chacune remplie d'un "isolant solide à l'état cristallin dont les cristaux sont à haute capacité diélectrique, servant de moyens de radiation de la chaleur.According to a preferred but non-limiting embodiment of the invention, the zone or layer 13 comprises in cross-section, a first zone or layer 14 for depositing a substance, having a certain electrical resistivity, in particular a powder metallic or metallic oxide, in particular adjacent to the zone or layer 12; a second zone or layer 15, also having a certain electrical resistivity, in particular containing graphite as a resistive substance; a third theoretical zone 16 containing acetylene black as a resistive substance; and a fourth alveolar zone 17, the alveoli of which are each filled with a "solid insulator in the crystalline state, the crystals of which are of high dielectric capacity, serving as means of heat radiation.

Certaines au moins des zones ou couches 14, 15, 16, 17 constituant la zone ou couche 13 de résistivité électrique ne sont pas nécessairement totalement séparées, distinctes, superposées, chacune homogène mais peuvent s'interpénétrer les unes dans les autres, le passage de l'une à l'autre intervenant de façon continue. At least some of the zones or layers 14, 15, 16, 17 constituting the zone or layer 13 of electrical resistivity are not necessarily completely separate, distinct, superimposed, each homogeneous but can interpenetrate one into the other, the passage of to each other intervening continuously.

La présence de "l'isolant solide" dans les alvéoles de la zone alvéolaires 17 est un facteur essentiel en ce qui concerne le phénomène de transformation de l'énergie électrique en chaleur et sa dissipation. Plus la zone alvéolaire 17 est chargée de cet "isolant solide" cristallin à haute capacité diélectrique, plus la densité du courant absorbé par unité de surface est diminuée et plus les multi facettes des cristaux sont utilisées au réfléchissement et à la radiation de la chaleur engendrée par le passage du courant électrique dans le corps chauffant 6 dû à la tension électrique appliquée aux électrodes 4. The presence of "solid insulation" in the alveoli of the alveolar zone 17 is an essential factor with regard to the phenomenon of transformation of electrical energy into heat and its dissipation. The more the alveolar zone 17 is charged with this crystalline "solid insulator" with high dielectric capacity, the more the density of the current absorbed per unit area is reduced and the more the multi facets of the crystals are used for the reflection and the radiation of the generated heat. by the passage of electric current through the heating body 6 due to the electric voltage applied to the electrodes 4.

La figure 2 montre la variation de la résistivité électrique (théorique) en ordonnées en fonction de ia température de l'élément chauffant 6, en abscisses, selon les di
Verses substances résistives constituant l'amalgame hétérogène tel que celui décrit précédemment par exemple pour l'élément chauffant 6.
FIG. 2 shows the variation of the electrical resistivity (theoretical) on the ordinate as a function of the temperature of the heating element 6, on the abscissa, according to the di
Verses of resistive substances constituting the heterogeneous amalgam such as that described above for example for the heating element 6.

Ces courbes de resistivité électrique, en fonction de la température sont la courbe 18 correspondant à une poudre oxydo-métallique, notamment celle de la zone ou couche de dépôt 14 ; la courbe 19 correspondant à une poudre de graphite notamment celle de la zone ou couche 15, et la courbe 20 correspondant au noir d'acétylène , notamment de la zone ou couche 16. These electrical resistivity curves, as a function of the temperature, are the curve 18 corresponding to an oxide-metallic powder, in particular that of the deposition zone or layer 14; the curve 19 corresponding to a graphite powder, in particular that of the zone or layer 15, and the curve 20 corresponding to the acetylene black, in particular of the zone or layer 16.

On remarque que la courbe 20 est croissante et les courbes 18 et 19 décroissantes, toutes deux. A basse température, la courbe 20 est placée en dessous des deux courbes 18, 19. A température moyenne, la courbe 20 vient en intersection avec les courbes 19 d'abord puis 18 ensuite. Note that curve 20 is increasing and curves 18 and 19 decreasing, both. At low temperature, the curve 20 is placed below the two curves 18, 19. At medium temperature, the curve 20 comes into intersection with the curves 19 first then 18 then.

A température plus élevée, la courbe 20 est placée au dessus des deux courbes 18, 19.At higher temperature, the curve 20 is placed above the two curves 18, 19.

Chaaue- particule cristalline de "l'isolant solide" est soumise à ces trois niveaux d'onde de chaleur correspon dant à ces trois résistivités et fonctionne comme un oscillateur selon la résultante de sommation de ees trois ondes. Each crystalline particle of the "solid insulator" is subjected to these three levels of heat wave corresponding to these three resistivities and functions as an oscillator according to the result of summation of these three waves.

Enfin, l'élément chauffant 6 comprend toujours en section droite transversale comme indiqué précédemment et au voisinage de la face libre 10 une dernière zone ou couche externe 21, image théorique - c'est-à-dire symétrique de la zone ou couche de liant mouillant 12 contre la face 11, dont la fonction est d'assurer l'isolation électrique de l'élément chauffant 6 vers l'extérieur de l'élément de surface de chauffage 1, ainsi qu'il a été décrit précédemment. Finally, the heating element 6 always comprises in cross section as indicated above and in the vicinity of the free face 10 a last zone or external layer 21, theoretical image - that is to say symmetrical of the zone or layer of binder wetting 12 against the face 11, the function of which is to provide electrical insulation of the heating element 6 towards the outside of the heating surface element 1, as described above.

Cette zone ou couche 21 comprend donc un matériau d'isolation électrique, sur lequel on reviendra par la suite.This zone or layer 21 therefore comprises an electrical insulation material, to which we will return later.

L'élément chauffant 6 comprend donc un amalgame hétérogène des matériaux respectifs des zones ou couches 14, 15, 16, 17 et 21. Celles-ci sont - lorsque l'élément chauffant 6 est à l'état fini - plus ou moins interpénétrées et imbriquées les unes dans les autres et dans leur ensemble sont solidairement associées entre elles, au support 2 et aux électrodes 4. L'élément chauffant 6 présente également vers l'extérieur la couche 21 isolante. The heating element 6 therefore comprises a heterogeneous amalgam of the respective materials of the zones or layers 14, 15, 16, 17 and 21. These are - when the heating element 6 is in the finished state - more or less interpenetrated and nested one inside the other and as a whole are integrally associated with each other, with the support 2 and with the electrodes 4. The heating element 6 also presents the insulating layer 21 towards the outside.

La présente invention concerne également le procédé de préparation d'un amalgame hétérogène tel que .décrit pour constituer l'élément chauffant 6 et le procédé de fabrication d'un élément de surface de chauffage 1. The present invention also relates to the process for the preparation of a heterogeneous amalgam as described for constituting the heating element 6 and the process for manufacturing a heating surface element 1.

La préparation d'un amalgame hétérogène selon l'invention est réalisée, de préférence et de manière non limitative, sous la forme d'une pâte contenant un métal en poudre tel que l'aluminium, le cobalt, l'oxyde d'aluminium
A1203, le wolfram, le manganèse ou autres, à l'état métallique ou à l'état d'oxyde, de 1 à 20 % en volume et de préférence de 1 à 6 % ; du graphite en poudre, de 1 à 40 % environ en volume et de préférence de 1 à 30 % ; du noir d'avec tylène de 1 à 20 % en volume et de préférence de 1 à 6 % un vernis thermostable, servant de liant mouillant de 1 à 40 % en volume environ et de préférence de 1 à 25 % ; et un "isolant solide1, de 1 à 50 % en volume environ et de préf é- rence de 1 à 25 %.
The preparation of a heterogeneous amalgam according to the invention is carried out, preferably and without limitation, in the form of a paste containing a powdered metal such as aluminum, cobalt, aluminum oxide
A1203, wolfram, manganese or others, in the metallic state or in the oxide state, from 1 to 20% by volume and preferably from 1 to 6%; powdered graphite, from 1 to 40% by volume and preferably from 1 to 30%; black with tylene from 1 to 20% by volume and preferably from 1 to 6% a thermostable varnish, serving as a wetting binder from 1 to 40% by volume approximately and preferably from 1 to 25%; and a "solid insulator1, from 1 to 50% by volume approximately and preferably from 1 to 25%.

Le vernis liant utilisé est notamment tout type de vernis thermodurcissable et thermostable approprié tel que par exemple le vernis commercialisé par la société Rhône P6ulenc sous la marque "Rhodeftal 311". Son point de ramollissement thermique doit être supérieur, notamment largement supérieur à la température d'utilisation prévue de l'élément de chauffage 1. Par exemple, pour une plage d'utilisation prévue entre 250 C et 1800C environ, le vernis a un point de ramollissement thermique de l'ordre de 2500C environ ou plus. The binder varnish used is in particular any type of suitable thermosetting and thermostable varnish such as for example the varnish sold by the company Rhône P6ulenc under the brand "Rhodeftal 311". Its thermal softening point must be higher, in particular much higher than the expected temperature of use of the heating element 1. For example, for a range of use planned between 250 C and 1800 C approximately, the varnish has a point of thermal softening of around 2500C or more.

"L'isolant solide" utilisé peut être du zirconïum ou tout autre matériau cristallin à haute capacité diélectrique. The "solid insulator" used can be zirconium or any other crystalline material with high dielectric capacity.

Pour la préparation de cette pâte, on utilise un mouillant choisi parmi les solvants compatibles avec le liant choisi pour qu'il n'y ait pas lorsqu'on les mélange, un changement de structure. Par exemple, le liant de marque "Rhodeftal 311" mentionné précédemment est compatible dans ce sens jusqu'à saturation complète avec le méthyl-pyrolocline, comme mouillant. On additionne à la pâte le mouillant à discrétion, selon le mode d'application de cette pâte. Les dif férents constituants de cet amalgame sont intimement mélangés les uns avec les autres pour constituer ladite pâte.La fabrication de l'élément de surface de chauffage 1 selon l'invention comporte la préparation d'un support 2 comme indiqué précédemment, soit en un matériau incombustible et électriquement isolant préalablement nettoyé et imperméabilisé, soit en un matériau en soi incombustible et électriquement conducteur, recouvert d'une couche le rendant électriquement isolé. For the preparation of this paste, a wetting agent chosen from solvents compatible with the binder chosen is used so that there is no change in structure when mixed. For example, the brand binder "Rhodeftal 311" mentioned above is compatible in this sense until complete saturation with methyl-pyrolocline, as a wetting agent. The wetting agent is added at will, depending on the method of application of this paste. The various constituents of this amalgam are intimately mixed with each other to form said paste. The manufacture of the heating surface element 1 according to the invention involves the preparation of a support 2 as indicated above, either in one incombustible and electrically insulating material previously cleaned and waterproofed, or in a material per se incombustible and electrically conductive, covered with a layer making it electrically insulated.

On applique sur une même face du support 2 préparé les deux électrodes 4 aux emplacements prévus. The two electrodes 4 are applied to the same face of the prepared support 2 at the locations provided.

On dépose en une Phase unique sur la plage 5 entre les électrodes 4 ainsi que selon le cas sur les électrodes 4 au moins partiellement, dans la zone 9, l'amalgame hétérogène préalablement préparé comme indiqué plus haut, afin de réaliser l'élément chauffant 6. A heterogeneous amalgam previously prepared as indicated above is deposited in a single phase on the area 5 between the electrodes 4 as well as, as the case may be, on the electrodes 4 at least partially, in area 9. 6.

Le dépôt de amalgame hétérogène est effectué de préférence mais de manière non limitative selon les techniques utilisées dans les industries de l'imprimerie et de la peinture, notamment une application au rouleau. The deposit of heterogeneous amalgam is preferably carried out, but not limited to, according to the techniques used in the printing and painting industries, in particular a roller application.

L'amalgame se présentant à température normale d'application sous la forme d'une pâte fluide à viscosité élevée, dans laquelle le métal, le carbone, le graphite et les cristaux se trouvent en suspension, peut être appliqué au rouleau sur n'importe quelle surface appropriée. The amalgam in normal application temperature in the form of a fluid paste with high viscosity, in which the metal, carbon, graphite and crystals are in suspension, can be applied by roller on any what a suitable surface.

La pâte fluide ainsi déposée se stabilise et se dépose en quelques minutes après son application pour ses différents composants successivement selon leur poids spécifique respectif en réalisant ainsi un élément chauffant 6 présentant les couches ou zones décrites précédemment, plus ou moins imbriquées les unes dans les autres et selon la structure mentionnée plus haut. The fluid paste thus deposited stabilizes and deposits in a few minutes after its application for its various components successively according to their respective specific weight, thus producing a heating element 6 having the layers or zones described above, more or less nested one inside the other. and according to the structure mentioned above.

Le liant étant thermodurcissable, on applique ensuite un traitement thermique approprié en vue de son durcissement ou vitrification (selon la température d'utilisation envisagée). La zone ou couche d'isolation 21 est ainsi formée et l'élément chauffant 6 devient une nappe ou pellicule thermostable résistant aux efforts mécaniques et thermiques. Since the binder is thermosetting, an appropriate heat treatment is then applied with a view to its hardening or vitrification (depending on the temperature of use envisaged). The insulating zone or layer 21 is thus formed and the heating element 6 becomes a thermostable sheet or film resistant to mechanical and thermal stresses.

I1 est de toute évidence que la présente invention peut admettre de nombreuses variantes par exemple en ce qui concerne le nombre d'électrodes ou de couches ou zones de résistivité de nature distincte, séparées ou interpénétrées d'une manière ou d'une autre les unes dans les autres ; ou bien par la nature des substances résistives. Ces variantes n'affectent pas l'esprit de l'invention.  It is evident that the present invention can admit many variations, for example with regard to the number of electrodes or of resistivity layers or zones of distinct nature, separated or interpenetrated in one way or another one each in the others; or by the nature of the resistive substances. These variants do not affect the spirit of the invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Elément de surface de chauffage électrique, notamment un panneau, comportant au moins deux électrodes écartées et séparées l'une de l'autre par une plage ; un élément chauffant, placé dans la plage, en contact électrique avec les électrodes et présentant une résistivité électrique permettant de développer et dégager de la chaleur par effet Joule lorsqu'une perte de charge électrique (dans un intervalle de température prévu) intervient entre les électrodes, cet élement chauffant radiant la chaleur développée dans l'espace environnant ; et des couches d'isolation électrique vers les faces extérieures de l'élément de surface de chauffage, caractérisé par le fait que l'élément chauffant (6) comprend une zone ou couche de résistivité électrique (13) et une zone ou couche d'isolation (21) unique au moins partiellement interpénétrée l'une dans l'autre.1. Electric heating surface element, in particular a panel, comprising at least two electrodes spaced apart and separated from each other by a pad; a heating element, placed in the range, in electrical contact with the electrodes and having an electrical resistivity making it possible to develop and give off heat by Joule effect when a loss of electrical charge (in a prescribed temperature range) occurs between the electrodes , this heating element radiating the heat developed in the surrounding space; and electrically insulating layers towards the external faces of the heating surface element, characterized in that the heating element (6) comprises an electric resistivity zone or layer (13) and a zone or layer of single insulation (21) at least partially interpenetrated one inside the other. 2. Elément de surface de chauffage selon la revendication caractérisé par le fait que la zone ou couche de résistivité électrique (13) est composée de diverses zones ou couches de résistivité (14), (15), (16) de nature différente, notamment selon la nature de la substance résistive, et une zone ou couche alvéolaire (17) dont les alvéoles sont chacune remplies d'un "isolant solide" à l'état cristallin, à cristaux à haute capacite diélectrique réfléchissant et radiant la chaleur également au moins partiellement interpénétrée l'une dans l'autre.2. Heating surface element according to claim characterized in that the zone or layer of electrical resistivity (13) is composed of various zones or layers of resistivity (14), (15), (16) of different nature, in particular depending on the nature of the resistive substance, and an alveolar zone or layer (17), the alveoli of which are each filled with a "solid insulator" in the crystalline state, with crystals of high dielectric capacity reflecting and also radiating heat at least partially interpenetrated one inside the other. 3. Elément de surface de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un support (2) incombustible et électriquement isolé, soit par lui-même soit rendu électriquement isolé, rigidement solidaire de l'élément chauffant (6) sur sa face (11) opposée à la face libre (10) et à l'aide d'une zone ou couche de pénétration (12) en profondeur par absorption dans sa masse d'un liant mouillant provenant de élément chauffant (6), le support (2) isolant l'élément de surface de chauffage (1) sur la face opposée à la face libre (10). 3. Heating surface element according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises a support (2) non-combustible and electrically insulated, either by itself or made electrically insulated, rigidly secured to the heating element (6) on its face (11) opposite the free face (10) and by means of a penetration zone or layer (12) in depth by absorption in its mass of a wetting binder coming from heating element (6), the support (2) insulating the heating surface element (1) on the face opposite to the free face (10). 4. Elément de surface de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la zone ou couche d'isolation (21) recouvre au moins partiellement les électrodes (4) afin de les isoler et de les retenir appliquées rigidement contre le support (2).4. Heating surface element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the zone or layer of insulation (21) at least partially covers the electrodes (4) in order to isolate and retain them rigidly applied against the support (2). 5. Elément de surface de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que 11 élément chauffant (6) est en un amalgame hétérogène donnant naissance de lui-même et après application aux zones ou couches (12), (14), (15), (16) et 1). 5. Heating surface element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the heating element (6) is in a heterogeneous amalgam giving rise to itself and after application to the zones or layers (12) , (14), (15), (16) and 1). 6. Procédé de préparation d'un amalgame hétérogène selon la revendication (5) caractérisé par le fait qu'on réalise une pâte comprenant un métal en poudre tel que lalu- minium, le cobalt, l'oxyde d'aluminium A1203 , le wolfram, le manganèse ou similaire, à l'état métallique ou l'état d'oxyde, de 1 à 20 % environ en volume et de préférence de 1 à 6 % ; du graphite en poudre de 1 à 40 % environ en volume et de préférence de 1 à 30 % ; du noir d'acétylène de 1 à 20 % environ en volume et de préférence de 1 à 6 % ; du vernis thermostable servant de liant mouillant de 1 à 40 % environ en volume et de préférence de 1 à 25 % ; et un'isolant solide" de 1 à 50 % environ en volume et de préférence de 1 à 25 t. 6. A method of preparing a heterogeneous amalgam according to claim (5) characterized in that one produces a paste comprising a powdered metal such as aluminum, cobalt, aluminum oxide A1203, wolfram , manganese or the like, in the metallic state or the oxide state, from 1 to 20% by volume and preferably from 1 to 6%; graphite powder from 1 to 40% by volume and preferably from 1 to 30%; acetylene black from 1 to 20% by volume and preferably from 1 to 6%; thermostable varnish serving as a wetting binder from 1 to 40% by volume and preferably from 1 to 25%; and a "solid insulator" from 1 to 50% by volume and preferably from 1 to 25 t. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé par le fait que le vernis liant utilisé est thermodurcissable, thermostable et à point de ramolissement thermique supérieur à la température d'utilisation prévue pour l'élément de surface de chauffage et le mouillant est un solvant compatible avec le liant pour qu'il n'y ait pas de changement de structure du mélange.7. Method according to claim 6 characterized in that the binder varnish used is thermosetting, thermostable and with a point of thermal softening greater than the temperature of use provided for the heating surface element and the wetting agent is a solvent compatible with the binder so that there is no change in the structure of the mixture. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que "l'isolant solide" utilisé est du zirconium ou tout autre matériau cristallin à haute capacité diélectrique.8. Method according to any one of claims 6 and 7, characterized in that "the solid insulator" used is zirconium or any other crystalline material with high dielectric capacity. 9. Procédé de fabrication d'un élément de surface de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, à l'aide d'un amalgame hétérogène selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait qu'on prépare un support (2), on applique sur une-face du support (2) préparée les deux électrodes (4) aux emplacements prévus ; on dépose en une phase uniquement sur la plage (5) entre les électrodes (4) ainsi que selon le cas sur les électrodes (4) au mans partiellement dans la zone (9) l'amalgame hétérogène on laisse cet amalgame se stabiliser et se déposer pour ses composants successivement selon leur poids spécifique respectif ; on procède à un traitement thermique pour le durcissement ou la vitrification du liant thermodurcissable.9. A method of manufacturing a heating surface element according to any one of claims 1 to 5, using a heterogeneous amalgam according to any one of claims 6 to 8, characterized in that preparing a support (2), applying to one side of the support (2) prepared the two electrodes (4) at the locations provided; the heterogeneous amalgam is deposited in one phase only on the area (5) between the electrodes (4) and, as the case may be, on the electrodes (4) partially in the area (9), the amalgam is allowed to stabilize and deposit for its components successively according to their respective specific weight; a heat treatment is carried out for hardening or vitrification of the thermosetting binder. 10. Procédé selon la revendication 9 caractérisé par le fait qu'on effectue le dépôt de l'amalgame hétérogène selon les techniques utilisées dans l'imprimerie ou la peinture, notamment par application au rouleau. 10. The method of claim 9 characterized in that the deposition of the heterogeneous amalgam is carried out according to the techniques used in printing or painting, in particular by application with a roller.
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