FR2580451A1 - Heating resistor. - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a heating resistor, in particular for an electric convector or any other appliance for heating utilising electricity through the Joule effect, including a heating element traversed by an electric current and a body serving as heat exchanger. This heating resistor is characterised in that it includes a heating element 10 consisting of a positive temperature coefficient electrical resistor 10 cooperating with electricity supply means 12, means of electrical insulation 17 and a body 6 forming a heat exchanger. The invention relates to the electrical heating industry.

Description

La présente invention concerne une résistance chauffante, notamment pour un convecteur électrique ou tout autre appareil de chauffage utilisant de l'électricité par effet Joule, comportant un élément chauffant parcouru par un courant électrique et un corps servant d'échangeur de chaleur. The present invention relates to a heating resistor, in particular for an electric convector or any other heating device using electricity by the Joule effect, comprising a heating element traversed by an electric current and a body serving as a heat exchanger.

On connait déjà, dans l'état actuel de la technique, un grand nombre de résistances chauffantes destinées à des convecteurs électriques. There are already known, in the current state of the art, a large number of heating resistors intended for electric convectors.

On utilise fréquemment pour ce type d'application, des résistances blindées, constituées essentiellement d'un tube métallique, dans lequel sont disposées, d'une part, une résistance électrique alimentée en courant, et, d'autre part, de la magnésie qui sert à combler l'interstice existant entre le conducteur électrique et le tube, de façon à assurer la continuité thermique et l'isolement électrique. Armored resistors are frequently used for this type of application, essentially consisting of a metal tube, in which are placed, on the one hand, an electrical resistance supplied with current, and, on the other hand, magnesia which serves to fill the gap existing between the electrical conductor and the tube, so as to ensure thermal continuity and electrical insulation.

Lors du fonctionnement de ce type de résistance chauffante, la chaleur émise par la résistance électrique est transmise au tube métallique par l'intermédiaire de la magnésie, puis dissipée dans l'air ambiant à l'aide d'un échangeur solidaire dudit tube métallique. Plusieurs inconvénients sont liés aux résistances blindées connues dans l'état actuel de la technique, en raison notamment de leurs caractéristiques électriques, et de leur mode de fabrication. During the operation of this type of heating resistor, the heat emitted by the electrical resistance is transmitted to the metal tube via magnesia, then dissipated in the ambient air using an exchanger integral with said metal tube. Several drawbacks are linked to the shielded resistors known in the current state of the art, in particular because of their electrical characteristics, and their method of manufacture.

En effet, la fabrication des résistances blindées telles que décrites précédemment est relativement complexe et coûteuse puisque la magnésie qui est introduite entre la résistance électrique et le fourreau extérieur en aluminium doit être comprimée sous haute pression pour assurer une bonne conductivité thermique. Indeed, the manufacture of armored resistors as described above is relatively complex and costly since the magnesia which is introduced between the electrical resistance and the aluminum outer sheath must be compressed under high pressure to ensure good thermal conductivity.

En outre, la courbe ohmique, c'est-à-dire la variation de la résistance d'un tel élément chauffant avec la température est du type linéaire légèrement croissante. De ce fait, il y a risque de surchauffe lors d'une augmentation de la tension appliquée, ce qui nécessite l'emploi d'une sécurité thermique placée sur la résistance chauffante pour éviter sa destruction. In addition, the ohmic curve, that is to say the variation of the resistance of such a heating element with temperature is of the linear type slightly increasing. As a result, there is a risk of overheating during an increase in the applied voltage, which requires the use of a thermal safety device placed on the heating resistor to prevent its destruction.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de fournir une résistance chauffante de fabrication aisée et peu coûteuse, et qui de plus, possède une courbe ohmique de nature à la protéger automatiquement contre les surchauffes, ceci même en l'absence de ventilation ou lorsque le convecteur électrique est accidentellement recouvert. The object of the present invention is to remedy these drawbacks and proposes to provide a heating resistor which is easy and inexpensive to manufacture, and which moreover has an ohmic curve such as to protect it automatically against overheating, even in this case. lack of ventilation or when the electric convector is accidentally covered.

Un autre but de la présente invention est de fournir une résistance chauffante qui permette, en fonction des caractéristiques ohmiques et des dimensions de l'élément chauffant, de déterminer la température maximale atteinte par l'élément chauffant, en fonction de l'application spécifique de la résistance chauffante. Another object of the present invention is to provide a heating resistor which makes it possible, as a function of the ohmic characteristics and of the dimensions of the heating element, to determine the maximum temperature reached by the heating element, according to the specific application of the heating resistance.

A cet effet, I'invention concerne une résistance chauffante, notamment pour un convecteur électrique ou tout autre appareil de chauffage utilisant de l'électricité par effet Joule, comportant un élément chauffant parcouru par un courant électrique et un corps servant d'échangeur de chaleur, résistance chauffante caractérisée par le fait qu'elle comporte un élément chauffant constitué par une résistance électrique à coefficient de température positif, et coopérant avec des moyens d'alimentation électrique, des moyens d'isolation électrique et un échangeur thermique. To this end, the invention relates to a heating resistor, in particular for an electric convector or any other heating device using electricity by the Joule effect, comprising a heating element traversed by an electric current and a body serving as a heat exchanger. , heating resistor characterized in that it comprises a heating element constituted by an electrical resistance with a positive temperature coefficient, and cooperating with electrical supply means, electrical insulation means and a heat exchanger.

L'invention sera bien comprise en se référant à la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et au dessin ci-annexé dans lequel - la figure 1 représente la caractéristique ohmique de l'élément chauffant utilisé dans la résistance chauffante conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective de la résistance chauffante conforme à l'invention. The invention will be better understood by referring to the following description given by way of nonlimiting example and to the appended drawing in which - Figure 1 shows the ohmic characteristic of the heating element used in the heating resistor according to l 'invention; - Figure 2 is a perspective view of the heating resistor according to the invention.

On se réfère à la figure 1. We refer to figure 1.

Selon l'invention, on utilise dans la résistance chauffante représentée figure 2, un élément chauffant dont la résistance varie avec la température, conformément à la caractéristique représentée figure 1. According to the invention, a heating element whose resistance varies with temperature is used in the heating resistor shown in FIG. 2, in accordance with the characteristic shown in FIG. 1.

Cette caractéristique 1 est celle d'une résistance à coefficient de température positif, qui est une thermistance, connue en soi, dont la résistance augmente avec la température, dans une plage déterminée de la caractéristique. La variation de température de la thermistance est obtenue soit par le passage d'un courant (effet Joule), soit par une variation de la température ambiante, soit par une combinaison de ces deux facteurs. This characteristic 1 is that of a resistance with a positive temperature coefficient, which is a thermistor, known per se, whose resistance increases with temperature, within a determined range of the characteristic. The temperature variation of the thermistor is obtained either by the passage of a current (Joule effect), or by a variation of the ambient temperature, or by a combination of these two factors.

Selon la caractéristique 1 représentée figure 1, qui est notamment celle d'une résistance semi-conductrice ou d'un matériau composite tel qu'une céramique, la résistance de l'élément chauffant décroît d'abord légèrement lorsque la température augmente (zone 2 de la caractéristique 1), ce qui correspond à un coefficient de température faiblement négatif. Puis, la température s'élevant au-dessus de Tm correspondant à -la résistance mini male Rm, il y a inversion de la pente de la caractéristique 1 (zone 3), c'est-à-dire que le coefficient de température devient positif, et augmente ensuite fortement (zone 4), dans un rapport de 10 à 100 % par degré Cel sius. On atteint rapidement une valeur de résistance maximale RM qui correspond à une température TM, au-delà de laquelle le coefficient de température redevient négatif. According to characteristic 1 represented in FIG. 1, which is in particular that of a semiconductor resistor or of a composite material such as a ceramic, the resistance of the heating element first decreases slightly when the temperature increases (zone 2 of characteristic 1), which corresponds to a slightly negative temperature coefficient. Then, the temperature rising above Tm corresponding to the minimum male resistance Rm, there is an inversion of the slope of characteristic 1 (zone 3), that is to say that the temperature coefficient becomes positive, and then increases strongly (zone 4), in a ratio of 10 to 100% per degree Cel sius. A maximum resistance value RM is quickly reached, which corresponds to a temperature TM, beyond which the temperature coefficient becomes negative again.

Lorsqu'une résistance chauffante possédant une caractéristique ohmique telle que celle représentée figure 1, est mise sous tension, elle est traversée par un courant électrique qui produit un effet Joule. De ce fait, I'élément chauffant voit sa température augmenter, et, par conséquent, sa résistance diminuer. Cependant, la diminution de la résistance de l'élément chauffant cesse pour une valeur déterminée Tm de la température, dépendant d'ailleurs du matériau utilisé, ce qui correspond à la zone 3 de la caractéristique 1. When a heating resistor having an ohmic characteristic such as that shown in Figure 1, is energized, it is crossed by an electric current which produces a Joule effect. As a result, the heating element sees its temperature increase, and, consequently, its resistance decrease. However, the decrease in the resistance of the heating element ceases for a determined value Tm of the temperature, depending moreover on the material used, which corresponds to zone 3 of characteristic 1.

Puis, la résistance de l'élément chauffant croit rapidement, et de ce fait, cet élément chauffant est traversé par un courant électrique plus faible, d'où une diminution de l'effet Joule, et une retombée ou une stabilisation de la température. Then, the resistance of the heating element increases rapidly, and therefore, this heating element is crossed by a weaker electric current, from where a reduction of the Joule effect, and a fall or a stabilization of the temperature.

La caractéristique ohmique 1 est par conséquent particulièrement avantageuse lorsqu'elle est utilisée, selon l'invention, notamment dans des convecteurs électriques, puisqu'elle élimine tout risque de surchauffe. Par ailleurs, du fait que la résistance de l'élément chauffant commence par décroitre, I'appel de courant, lors de la mise sous tension du convecteur électrique, est plus faible que pour une résistance normale, ce qui présente des avantages pour le réseau distributeur d'électricité. The ohmic characteristic 1 is therefore particularly advantageous when it is used, according to the invention, in particular in electric convectors, since it eliminates any risk of overheating. Furthermore, because the resistance of the heating element begins to decrease, the current draw, when the electric convector is energized, is lower than for normal resistance, which has advantages for the network. electricity distributor.

On se réfère à la figure 2. We refer to figure 2.

Selon l'invention, la résistance chauffante 5 comporte principalement un corps 6 formé de deux flasques 7 et 8. Ces flasques 7 et 8 peuvent revêtir de façon connue toute forme susceptible de faciliter l'échange thermique avec l'air ambiant, et peuvent également comporter à cet effet des ouies 9 permettant une meilleure diffusion de la chaleur. According to the invention, the heating resistor 5 mainly comprises a body 6 formed of two flanges 7 and 8. These flanges 7 and 8 can take any known manner capable of facilitating heat exchange with the ambient air, and can also to this end have vents 9 allowing better heat distribution.

La résistance chauffante 1 conforme à l'invention comporte en outre un élément chauffant 10, réalisé dans un matériau dont la caractéristique ohmique est du type de celle représentée figure 1, c'est-à-dire que l'élément chauffant 10 est constitué par une résistance électrique à coefficient de température positif. The heating resistor 1 according to the invention further comprises a heating element 10, made of a material whose ohmic characteristic is of the type shown in FIG. 1, that is to say that the heating element 10 is constituted by an electrical resistance with a positive temperature coefficient.

Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention, la résistance chauffante 10 est constituée par un barreau longitudinal il à section rectangulaire, et coopérant avec des moyens d'alimentation électrique 12. Ceux-ci sont constitués par deux plots affectant la forme de deux barreaux d'aluminium 13, 14 de section rectangulaire. In a particularly advantageous embodiment of the present invention, the heating resistor 10 is constituted by a longitudinal bar il of rectangular section, and cooperating with electrical supply means 12. These consist of two studs affecting the shape of two aluminum bars 13, 14 of rectangular section.

Ces barreaux 13 et 14 réalisés en aluminium ou en un autre métal conducteur, sont plaqués contre les faces latérales 15 et 16 de l'élément chauffant 10, de façon à ce que lorsqu'ils sont connectés à une source d'électricité, le courant électrique passe de l'un à l'autre des barreaux 13 et 14 en traversant transversalement l'élément chauffant 10.These bars 13 and 14 made of aluminum or another conductive metal, are pressed against the side faces 15 and 16 of the heating element 10, so that when they are connected to a source of electricity, the current electric pass from one to the other of the bars 13 and 14 by crossing transversely the heating element 10.

Bien entendu, il est nécessaire d'isoler électriquement l'élément chauffant 10, ainsi que les barreaux d'aluminium 13 et 14 servant à l'alimentation. A cet effet, la résistance chauffante 1 comporte également des moyens d'isolation électrique 17, constitués par deux barreaux 18 et 19 qui sont réalisés en un matériau électriquement isolant, et thermiquement conducteur, et qui sont plaqués contre les faces externes 20 et 21 des barreaux d'aluminium 13 et 14. Of course, it is necessary to electrically isolate the heating element 10, as well as the aluminum bars 13 and 14 serving for the supply. To this end, the heating resistor 1 also comprises electrical insulation means 17, constituted by two bars 18 and 19 which are made of an electrically insulating, thermally conductive material, and which are pressed against the external faces 20 and 21 of the aluminum bars 13 and 14.

Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention, le matériau utilisé pour réaliser les barreaux 18 et 19 est de la samicanite. In a particularly advantageous embodiment of the present invention, the material used to make the bars 18 and 19 is samicanite.

Bien évidemment, la continuité électrique et la continuité thermique entre les différents éléments en regard ne peuvent être réalisées que si ceux-ci sont fortement plaqués les uns contre les autres. A cet effet, I'ensemble obtenu en juxtaposant l'élément chauffant 10, les barreaux d'aluminium 13 et 14 et les barreaux de samicanite 18 et 19 est serti dans un logement 22 obtenu en accolant dos-à-dos les deux flasques 7 et 8, dans lesquels sont réalisées préalablement, par exemple par pliage, des rainures 23. Obviously, electrical continuity and thermal continuity between the different facing elements can only be achieved if these are strongly pressed against each other. To this end, the assembly obtained by juxtaposing the heating element 10, the aluminum bars 13 and 14 and the samicanite bars 18 and 19 is crimped in a housing 22 obtained by back-to-back joining the two flanges 7 and 8, in which grooves 23 are made beforehand, for example by folding.

Pour assurer la solidarisation et le serrage de l'ensemble, les flasques latéraux 7 et 8 sont assemblés par un moyen quelconque, notamment par soudage par points. To ensure the joining and tightening of the assembly, the lateral flanges 7 and 8 are assembled by any means, in particular by spot welding.

La résistance chauffante 5 décrite précédemment comporte un certain nombre d'avantages. Elle permet notamment une fabrication aisée par assemblage, et ceci quelle que soit la longueur désirée pour la résistance. The heating resistor 5 described above has a number of advantages. It allows in particular an easy manufacture by assembly, and this whatever the length desired for the resistance.

Elle permet en outre de supprimer les sécurités thermiques additionnelles utilisées habituellement, puisqu'il n'y a plus aucun risque de surchauffe, même en l'absence de ventilation de la résistance chauffante ou lorsque le dispositi-f est accidentellement recouveru. En effet, dans ce cas, la température ayant tendance à s'élever, la résistance de l'élément chauffant croit très rapidement, ce qui fait tomber automatiquement la puissance électrique dissipée à une valeur très faible et inoffensive.  It also makes it possible to remove the additional thermal safety devices normally used, since there is no longer any risk of overheating, even in the absence of ventilation of the heating resistance or when the device is accidentally recovered. In fact, in this case, the temperature tending to rise, the resistance of the heating element increases very quickly, which automatically drops the dissipated electrical power to a very low and harmless value.

Par ailleurs, la résistance chauffante conforme à I'invention peut être alimentée sous des tensions différentes, et même des tensions élevées, sans pour autant s'exposer à une destruction. De plus, un choix judicieux des valeurs numériques de la caractéristique ohmique de l'élément chauffant permet de déterminer dans chaque cas spécifique d'utilisation, la température maximale et optimale à atteindre par l'élément chauffant. Furthermore, the heating resistor according to the invention can be supplied at different voltages, and even high voltages, without being exposed to destruction. In addition, a judicious choice of the numerical values of the ohmic characteristic of the heating element makes it possible to determine in each specific case of use, the maximum and optimal temperature to be reached by the heating element.

En outre, la résistance chauffante conforme à l'invention peut facilement fonctionner avec ou sans ventilation forcée, la température d'équilibre atteinte étant dans les deux cas la même et déterminée par la caractéristique ohmique de l'élément chauffant.In addition, the heating resistor according to the invention can easily operate with or without forced ventilation, the equilibrium temperature reached being in both cases the same and determined by the ohmic characteristic of the heating element.

Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces éléments, sans pour autant s'éloigner du cadre et de l'esprit de la présente invention.  Although the invention has been described in connection with a particular embodiment, it is understood that it is in no way limited thereto and that it is possible to make various modifications to the forms, materials and combinations of these. elements, without departing from the scope and spirit of the present invention.

Claims (10)

RevendicationsClaims 1. Résistance chauffante, notamment pour un convecteur électrique ou tout autre appareil de chauffage utilisant de l'électricité par effet 1. Heating resistance, in particular for an electric convector or any other heating device using electricity by effect Jouie, comportant un élément chauffant parcouru par un courant électrique et un corps servant d'échangeur de chaleur, résistance chauffante caractérisée par le fait qu'elle comporte un élément chauffant (10) constitué par une résistance électrique à coefficient de température positif (10), et coopérant avec des moyens d'alimentation électrique (12), des moyens d'isolation électrique (17) et un corps (6) faisant échangeur thermique.Jouie, comprising a heating element traversed by an electric current and a body serving as a heat exchanger, heating resistance characterized in that it comprises a heating element (10) constituted by an electrical resistance with positive temperature coefficient (10) , and cooperating with electrical supply means (12), electrical insulation means (17) and a body (6) forming a heat exchanger. --2. Résistance chauffante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément chauffant (10) possède une caractéristique ohmique (1) d'abord linéairement décroissante avec la température (zone 2), puis fortement croissante (zone 4) après un coude (zone 3) joignant la partie décroissante (zone 2) à la partie croissante (zone 4) de la caractéristique (1). --2. Heating resistor according to claim 1, characterized in that the heating element (10) has an ohmic characteristic (1) first linearly decreasing with temperature (zone 2), then strongly increasing (zone 4) after a bend ( zone 3) joining the decreasing part (zone 2) to the increasing part (zone 4) of the characteristic (1). 3. Résistance chauffante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite résistance électrique à coefficient de température positif (10) est constituée par un barreau longitudinal (11) à section rectangulaire, réalisé en matériau composite à coefficient de température positif. 3. Heating resistor according to claim 1, characterized in that said electrical resistance with positive temperature coefficient (10) consists of a longitudinal bar (11) with rectangular section, made of composite material with positive temperature coefficient. 4. Résistance chauffante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit matériau composite à coefficient de température positif est une céramique. 4. Heating resistor according to claim 1, characterized in that said composite material with positive temperature coefficient is a ceramic. 5. Résistance chauffante selon les revendications 1 et 3, caractérisée par le fait que ledit barreau longitudinal (11) est placé entre deux plots d'alimentation électrique (12) plaqués contre ses faces latérales (15) et (16). 5. Heating resistor according to claims 1 and 3, characterized in that said longitudinal bar (11) is placed between two electrical supply pads (12) pressed against its lateral faces (15) and (16). 6. Résistance chauffante selon la revendication 5, caractérisée par le fait que lesdits plots d'alimentation électrique (12) sont constitués par deux barreaux d'aluminium (13) et (14) de section rectangulaire. 6. Heating resistor according to claim 5, characterized in that said electrical supply pads (12) are constituted by two aluminum bars (13) and (14) of rectangular section. 7. Résistance chauffante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens d'isolation électrique (17) sont constitués par deux barreaux (18) et (19) électriquement isolants, plaqués contre les faces externes (20) et (21) des barreaux d'aluminium (t3) et (14). 7. Heating resistor according to claim 1, characterized in that said electrical insulation means (17) are constituted by two bars (18) and (19) electrically insulating, pressed against the external faces (20) and (21) aluminum bars (t3) and (14). 8. Résistance chauffante selon la revendication 7, caractérisée par le fait que lesdits barreaux (18) et (19) électriquement isolants, sont des conducteurs thermiques. 8. Heating resistor according to claim 7, characterized in that said bars (18) and (19) electrically insulating, are thermal conductors. 9. Résistance chauffante selon les revendications 1 à 7, caractérisée par !e fait que l'élément chauffant (10), entouré successivement par lesdits barreaux d'aluminium (13) et (14), puis par les barreaux électriquement isolants (18) et (19), est serti avec serrage dans un logement (22) aménagé dans le corps (6) faisant échangeur thermique5 et dont les flasques (7) et (8) sont solidarisés par soudage par points. 9. Heating resistor according to claims 1 to 7, characterized by! E fact that the heating element (10), successively surrounded by said aluminum bars (13) and (14), then by the electrically insulating bars (18) and (19), is crimped in a housing (22) arranged in the body (6) forming a heat exchanger 5 and the flanges (7) and (8) are secured by spot welding. 10. Résistance chauffante selon la revendication 8, caractérisée par le fait que les barreaux isolants (18) et (19) sont en samicanite.  10. Heating resistor according to claim 8, characterized in that the insulating bars (18) and (19) are made of samicanite.
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