FR2701545A1

FR2701545A1 - Reduced thickness electric heater.

Info

Publication number: FR2701545A1
Application number: FR9301963A
Authority: FR
Inventors: Germain Jean-Claude; Campeau Jean-Louis; Perret Daniel
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-08-19
Anticipated expiration: 2013-02-15
Also published as: EP0611922B1; ES2101469T3; FR2701545B1; HK90597A; EP0611922A1; DE69402093D1; DE69402093T2

Abstract

- L'invention concerne un appareil de chauffage électrique comprenant un bâti principal dans lequel est monté, d'une part au moins un élément chauffant (10) incluant un circuit résistif (11) ledit élément (10) étant associé à une plaque support (15) solidaire du bâti (1), et d'autre part au moins une plaque de rayonnement (17) formant une façade de l'appareil, solidaire du bâti (1) et montée à distance de l'élément chauffant (10) caractérisé en ce que l'élément chauffant (10) est constitué d'un élément chauffant plat basse température à structure sandwich ladite structure étant isolée électriquement, de préférence sur ses deux faces par des films isolants et collée par une face sur un côté de la plaque support (15), l'autre côté de la plaque (15) étant pourvue d'un élément dissipateur thermique (20). - Appareil de chauffage à poste fixe.- The invention relates to an electric heating device comprising a main frame in which is mounted, on the one hand, at least one heating element (10) including a resistive circuit (11), said element (10) being associated with a support plate ( 15) integral with the frame (1), and on the other hand at least one radiation plate (17) forming a front of the device, integral with the frame (1) and mounted at a distance from the heating element (10) characterized in that the heating element (10) consists of a low temperature flat heating element with a sandwich structure, said structure being electrically insulated, preferably on its two faces by insulating films and glued by one face on one side of the plate support (15), the other side of the plate (15) being provided with a heat sink element (20). - Fixed station heater.

Description

APPAREIL DE CHAUFFAGE ELECTRIQUEELECTRIC HEATER

D'EPAISSEUR REDUITEREDUCED THICKNESS

La présente invention concerne un appareil de chauffage électrique, de préférence à poste fixe comprenant un bâti principal dans lequel est monté d'une part au moins un élément chauffant incluant un circuit résistif, ledit élément étant associé à une plaque support solidaire du bâti, et d'autre part au moins une plaque de rayonnement formant la façade de l'appareil ladite plaque étant solidaire du bâti et montée à distance de l'élément chauffant. Les appareils de chauffage électrique du type mentionné précédemment peuvent être considérés comme assurant de manière simultanée à la fois un chauffage par convection naturelle et par rayonnement à partir de la plaque de rayonnement située à l'avant de l'appareil Un tel type d'appareil est bien connu et se compose en général d'un bâti métallique incluant au moins la face arrière de l'appareil qui est destiné à être fixé à poste fixe sur un mur d'habitation par exemple L'élément de chauffe est constitué de manière connue en soi par une plaque en tôle émaillée sur laquelle est imprimée une piste résistive La face avant de l'appareil est constitué en général par une grille rapportée, à distance de la tôle émaillée, sur les faces latérales du bâti De tels appareils mettent en oeuvre des éléments résistifs haute-température de l'ordre de 350 'C au niveau de la piste résistive, et dans tous les cas supérieure à 300 C Pour pouvoir satisfaire aux différentes contraintes normatives imposées sur ce type d'appareil, et en particulier pour éviter de dépasser une valeur de température limite de l'ordre de 80 à 100 O C au niveau de la grille formant le panneau avant, il est nécessaire de créer intérieurement au bâti une convection naturelle Ceci ne peut être obtenu qu'en ménageant une distance suffisante entre la tôle émaillée et le panneau avant Un premier inconvénient de ce type d'appareil est donc, outre la nécessité d'avoir recours à des éléments résistifs de prix élevé, la réalisation d'appareil de chauffage de type mural, présentant une épaisseur relativement élevée de l'ordre d'au moins 70 mm Il doit également être noté que le recours à des éléments résistifs obtenus par pistes résistives imprimées sur émail ne présente pas les garanties de sécurité nécessaires en matière d'isolation électrique L'épaisseur importante de tels appareils est bien évidemment perçue de manière négative par l'utilisateur en raison de l'encombrement en résultant. Il a déjà été proposé pour tenter de résoudre le problème de l'échauffement important de la grille extérieure des appareils décrits précédemment, de remplacer cette dernière par un matériau d'effuvisité thermique plus faible, par exemple à base de verre Cependant pour maintenir une puissance de chauffe sensiblement équivalente il s'est avéré nécessaire d'inclure dans cette même plaque de verre un élément résistif additionnel sérigraphie En outre il n'est pas inutile de remarquer que le recours à une plaque de verre pourvue d'une résistance additionnelle augmente de manière sensible le coût global de tels appareils. L'objet de la présente invention vise en conséquence à porter remède aux différents problèmes mentionnés précédemment, et à proposer un nouveau type d'appareil de chauffage électrique permettant de fournir une puissance de chauffe équivalente aux appareils traditionnels à l'aide d'éléments chauffants basse température, tout en étant d'un encombrement, et en The present invention relates to an electric heating device, preferably a stationary station comprising a main frame in which is mounted on the one hand at least one heating element including a resistive circuit, said element being associated with a support plate integral with the frame, and on the other hand at least one radiation plate forming the front of the device, said plate being integral with the frame and mounted at a distance from the heating element. Electric heating devices of the type mentioned above can be considered to simultaneously provide both natural convection and radiation heating from the radiation plate located at the front of the device. Such a type of device is well known and generally consists of a metal frame including at least the rear face of the device which is intended to be fixed to a fixed post on a residential wall for example The heating element is constituted in a known manner per se by an enamelled sheet plate on which a resistive track is printed. The front face of the device generally consists of an attached grid, at a distance from the enamelled sheet, on the lateral faces of the frame. Such devices use high-temperature resistive elements of the order of 350 'C at the resistive track, and in any case greater than 300 C To be able to satisfy to the different normative constraints imposed on this type of device, and in particular to avoid exceeding a limit temperature value of the order of 80 to 100 OC at the level of the grid forming the front panel, it is necessary to create internally at built a natural convection This can only be obtained by leaving a sufficient distance between the enamelled sheet and the front panel A first disadvantage of this type of device is therefore, in addition to the need to use high-cost resistive elements , the realization of a wall-type heater, having a relatively high thickness of the order of at least 70 mm It should also be noted that the use of resistive elements obtained by resistive tracks printed on enamel does not have the necessary safety guarantees in terms of electrical insulation The significant thickness of such devices is obviously perceived in a n negative by the user due to the resulting bulk. It has already been proposed to try to solve the problem of the significant heating of the external grid of the devices described above, to replace the latter with a weaker thermal effuvisity material, for example based on glass However to maintain a power of substantially equivalent heating it proved necessary to include in this same glass plate an additional resistive element screen-printed In addition it is not useless to note that the recourse to a glass plate provided with an additional resistance increases significantly the overall cost of such devices. The object of the present invention therefore aims to remedy the various problems mentioned above, and to propose a new type of electric heating appliance making it possible to provide heating power equivalent to traditional appliances using heating elements. low temperature, while taking up space, and

particulier d'une épaisseur réduite. particular of reduced thickness.

Un autre objet de l'invention est de proposer un appareil de chauffage électrique dans lequel l'isolation Another object of the invention is to provide an electric heating appliance in which the insulation

électrique des éléments chauffants est améliorée. electrical heating elements is improved.

Un objet complémentaire de l'invention est de proposer un appareil de chauffage électrique privilégiant le chauffage par rayonnement au détriment du chauffage par convection. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un appareil de chauffage électrique comprenant un bâti principal dans lequel est monté d'une part au moins un élément chauffant incluant un circuit résistif ledit élément étant associé à une plaque support solidaire du bâti et d'autre part au moins une plaque de rayonnement formant une façade de l'appareil solidaire du bâti 1 et montée à distance de l'élément chauffant caractérisé en ce que l'élément chauffant est constitué d'un élément chauffant plat basse température à structure sandwich ladite structure étant isolée électriquement, de préférence sur ses deux faces par des films isolants et collée par une face sur un côté de la plaque support, l'autre côté de la An additional object of the invention is to provide an electric heating device favoring radiation heating to the detriment of convection heating. The objects assigned to the invention are achieved using an electric heating device comprising a main frame in which is mounted on the one hand at least one heating element including a resistive circuit said element being associated with an integral support plate of the frame and on the other hand at least one radiation plate forming a facade of the device integral with the frame 1 and mounted at a distance from the heating element characterized in that the heating element consists of a low flat heating element sandwich structure temperature said structure being electrically insulated, preferably on its two faces by insulating films and bonded by one face on one side of the support plate, the other side of the

plaque étant pourvu d'un élément dissipateur thermique. plate being provided with a heat sink element.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront et ressortiront plus en détail à Other features and advantages of the invention will become apparent and become more apparent from

partir de la description faite ci-après, en référence aux from the description given below, with reference to

dessins annexés donnés à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs dans lesquels: La figure 1 représente selon une vue en perspective un appareil de chauffage électrique annexed drawings given by way of illustrative and nonlimiting examples in which: FIG. 1 represents a perspective view of an electric heating appliance

conforme à l'invention.according to the invention.

La figure 2 représente selon une vue en coupe transversale partielle un appareil de chauffage électrique conforme à l'invention et correspondant Figure 2 shows in a partial cross-sectional view an electric heater according to the invention and corresponding

à la variante montrée à la figure 1. to the variant shown in Figure 1.

La figure 3 montre selon une vue en coupe transversale partielle une autre variante de réalisation d'un appareil de chauffage électrique Figure 3 shows in a partial cross-sectional view another alternative embodiment of an electric heater

conforme à l'invention.according to the invention.

L'appareil de chauffage électrique conforme à l'invention montré à la figure 1 comprend un bâti principal 1, par exemple métallique, destiné à former l'ossature générale de l'appareil Dans la version préférentielle de l'invention telle que montrée aux figures 1 à 3, l'appareil de chauffage conforme à l'invention est un appareil à poste fixe destiné par exemple à être fixé sur ou contre une cloison d'habitation A cet effet le bâti 1 comprend un panneau arrière 2 par lequel l'appareil peut être fixé sur une cloison Avantageusement, le bâti 1 est de forme sensiblement rectangulaire et est pourvu d'une bordure périphérique définissant deux bordures latérales 3, une The electric heating device according to the invention shown in Figure 1 comprises a main frame 1, for example metal, intended to form the general framework of the device In the preferred version of the invention as shown in the figures 1 to 3, the heating device according to the invention is a stationary device intended for example to be fixed on or against a residential partition For this purpose the frame 1 comprises a rear panel 2 by which the device Advantageously, the frame 1 is of substantially rectangular shape and is provided with a peripheral border defining two lateral borders 3, a

bordure supérieure 4 et une bordure inférieure 5. upper border 4 and a lower border 5.

Selon une première caractéristique de l'invention, l'appareil de chauffage est pourvu d'un élément chauffant basse température Sous le therme "élément chauffant basse température" il convient d'entendre dans le domaine technique considéré, des éléments chauffant incluant des éléments résisitifs dont la température de chauffe n'est pas supérieure à 300 OC et de préférence ne dépasse pas 250 OC, la plage idéale de chauffe étant de l'ordre de 210 à 222 t C Dans le cadre de l'invention, l'élément chauffant 10 est un élément chauffant plat à structure sandwich du type de celle décrite dans la demande de brevet français n 9200970 ou dans la demande de brevet européen According to a first characteristic of the invention, the heating appliance is provided with a low temperature heating element. Under the term "low temperature heating element", it should be understood in the technical field considered, heating elements including resisitive elements whose heating temperature is not more than 300 OC and preferably does not exceed 250 OC, the ideal heating range being of the order of 210 to 222 t C. In the context of the invention, the heating element 10 is a flat heating element with a sandwich structure of the type described in French patent application no. 9200970 or in European patent application

correspondante EP-A-93420028-8 dont les descriptions sont corresponding EP-A-93420028-8 whose descriptions are

ici considérées comme incorporées dans le texte de la présente demande L'élément chauffant 10 utilisé de manière préférentielle dans le cadre de la présente invention comporte donc une piste résistive 11 formant par exemple une série de boucles et serpentins, insérée dans une couche de matière thermoplastique telle que du PFA La structure plane ainsi réalisée est isolée électriquement sur ses deux faces par deux films isolants tel que du polyimide Dans la variante de réalisation montrée aux figures 1 et 2, l'élément chauffant plat 10 est collé par une face sur une plaque support 15 solidaire du bâti 1 Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2 l'élément chauffant 10 est collé par exemple à l'aide d'une couche de matériau thermoplastique telle que du PFA, sur le côté 15 a de la plaque support 15 qui est situé en regard d'un panneau rayonnant 17 formant la façade avant de l'appareil Le panneau rayonnant 17, s'étend sensiblement au voisinage des bordures 3, 4, 5 de manière à laisser un espace périphérique réduit 18 entre les bordures 3, 4, 5 et le panneau rayonnant 17 L'espace périphérique 18 sert à la création d'un flux naturel de chauffage par convection Le panneau rayonnant 17 est solidaire du panneau arrière 2 par l'intermédiaire d'une série de pattes de fixation 19, ledit panneau rayonnant 17 étant monté à distance de l'élément chauffant 10 La distance de montage doit être aussi faible que possible de manière à réduire au maximum l'épaisseur totale de l'appareil, mais doit également être suffisante compte tenu du matériau constituant la panneau rayonnant 17, pour que ce dernier ne soit pas susceptible de dépasser les valeurs limites de température de surface imposées par les normes De manière préférentielle le panneau rayonnant 17 est à base de verre, et la distance entre le panneau 17 et le plan d'extension de l'élément chauffant 10 sera de l'ordre de 12 mm Le panneau rayonnant peut également être une plaque métallique, de préférence pourvue de here considered to be incorporated in the text of the present application The heating element 10 used preferentially in the context of the present invention therefore comprises a resistive track 11 forming for example a series of loops and coils, inserted in a layer of thermoplastic material such as PFA The flat structure thus produced is electrically insulated on its two faces by two insulating films such as polyimide In the alternative embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the flat heating element 10 is bonded by one face to a plate support 15 secured to the frame 1 In the example shown in FIGS. 1 and 2 the heating element 10 is bonded, for example using a layer of thermoplastic material such as PFA, on the side 15 a of the support plate 15 which is located opposite a radiating panel 17 forming the front face of the apparatus The radiating panel 17, extends substantially in the vicinity of the bor hard 3, 4, 5 so as to leave a reduced peripheral space 18 between the edges 3, 4, 5 and the radiating panel 17 The peripheral space 18 is used to create a natural flow of convective heating The radiating panel 17 is secured to the rear panel 2 by means of a series of fixing lugs 19, said radiating panel 17 being mounted at a distance from the heating element 10 The mounting distance must be as small as possible so as to minimize the total thickness of the device, but must also be sufficient taking into account the material constituting the radiating panel 17, so that the latter is not likely to exceed the limit values of surface temperature imposed by the standards Preferably the panel radiating element 17 is glass-based, and the distance between the panel 17 and the extension plane of the heating element 10 will be of the order of 12 mm. The radiating panel may also ent be a metal plate, preferably provided with

perforations.perforations.

Dans la variante de réalisation montrée aux figures 1 et 2, l'appareil de chauffage comporte un élément dissipateur thermique 20, constitué par exemple d'un panneau profilé définissant une série d'ondulations 21 formant des surfaces d'échange thermique L'élément dissipateur thermique 20 a pour but d'induire une circulation d'air permettant d'empêcher une montée en température de l'élément chauffant trop importante pouvant conduire à son auto-destruction Avantageusement, l'élément dissipateur thermique 20 sert à la fois d'entretoise entre le panneau arrière 2 et la plaque support 15 et de moyen In the variant embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the heating device comprises a heat sink element 20, consisting for example of a profiled panel defining a series of corrugations 21 forming heat exchange surfaces The sink element The purpose of thermal 20 is to induce air circulation making it possible to prevent an excessive rise in temperature of the heating element which can lead to its self-destruction Advantageously, the thermal dissipating element 20 serves both as a spacer between the rear panel 2 and the support plate 15 and of medium

de fixation de ladite plaque 15 sur le panneau arrière 2. for fixing said plate 15 to the rear panel 2.

Dans cette configuration particulière l'élément dissipateur thermique 20 est fixé, par exemple par boulonnage sur le panneau arrière 2 et également par tous moyens appropriés In this particular configuration, the heat sink element 20 is fixed, for example by bolting to the rear panel 2 and also by any suitable means.

sur la plaque support 15.on the support plate 15.

Avantageusement, l'élément chauffant 10 s'étend sur une surface inférieure à la surface du panneau de rayonnement 17, et représente par exemple le tiers de la surface du panneau rayonnant 17 Dans cette configuration, l'élément chauffant 10 est disposé dans la partie Advantageously, the heating element 10 extends over a surface lower than the surface of the radiation panel 17, and represents for example one third of the surface of the radiating panel 17 In this configuration, the heating element 10 is arranged in the part

inférieure de la plaque support 15. support plate 15.

Dans la variante de réalisation montrée à la figure 3, l'élément chauffant 10 est collé sur le côté de la plaque support 15 qui est situé en regard du panneau arrière 2 de l'appareil Dans cette configuration l'élément dissipateur thermique 20 s'étend entre la plaque support 15 et le panneau de rayonnement 17 ' Selon une configuration de construction particulièrement avantageuse, l'élément dissipateur thermique 20 est fixé par tous moyens appropriés sur la plaque support 15 et présente une largeur hors-tout inférieur à la distance entre la plaque support et le panneau rayonnant 17 ' de manière que les ondulations 21 s'arrêtent à distance de la surface du panneau rayonnant 17 ' Selon cette variante de réalisation, la présence de l'élément dissipateur thermique 20 en regard du panneau rayonnant avant 17 ' permet, par création d'une convexion naturelle sur la partie avant de l'appareil, de réduire la température du panneau rayonnant 17 ' Ce dernier est avantageusement constitué d'une plaque métallique, In the alternative embodiment shown in FIG. 3, the heating element 10 is glued to the side of the support plate 15 which is located opposite the rear panel 2 of the device. In this configuration, the heat sink element 20 s' extends between the support plate 15 and the radiation panel 17 'According to a particularly advantageous construction configuration, the heat sink element 20 is fixed by any appropriate means to the support plate 15 and has an overall width less than the distance between the support plate and the radiating panel 17 'so that the corrugations 21 stop at a distance from the surface of the radiating panel 17' According to this alternative embodiment, the presence of the heat sink element 20 opposite the front radiating panel 17 '' allows, by creating a natural convection on the front part of the device, to reduce the temperature of the radiant panel 17 'The latter is advantageous suitably made up of a metal plate,

pleine, ou pourvue de perforations.full, or provided with perforations.

L'appareil de chauffage électrique conforme à l'invention permet en conséquence à l'aide d'éléments chauffants basse température montés en combinaison avec un élément dissipateur thermique 20, de réaliser un appareil de chauffage mixte, par convection et rayonnement, assurant des performances de chauffe équivalentes à des appareils mettant en oeuvre des éléments chauffants haute température En outre le recours à des éléments chauffants basse température permet de réduire l'épaisseur totale de l'appareil de chauffage sans pour autant réduire les performances de chauffe ni diminuer la durée de vie globale de l'appareil L'épaisseur hors-tout de l'appareil de chauffage conforme à l'invention est inférieure à 50 mm et de préférence comprise entre 40 et mm Il convient également de noter que le recours à des éléments chauffants basse température, ainsi que l'agencement global simplifié de l'appareil conduit en The electric heating device according to the invention therefore makes it possible, using low temperature heating elements mounted in combination with a heat sink element 20, to produce a mixed heating device, by convection and radiation, ensuring performance. heating equivalent to devices using high temperature heating elements In addition the use of low temperature heating elements reduces the total thickness of the heater without reducing the heating performance or reducing the duration of overall life of the device The overall thickness of the heating device according to the invention is less than 50 mm and preferably between 40 and mm It should also be noted that the use of low temperature heating elements , as well as the simplified overall arrangement of the device leads in

définitive à l'obtention d'un appareil de coût réduit. definitive when obtaining a device of reduced cost.

Enfin, l'utilisation d'éléments chauffants basse température permet de diminuer les écarts de dilatation entre les pièces de l'appareil et en conséquence de réduire fortement ou complètement les claquements sonores Finally, the use of low temperature heating elements makes it possible to reduce the differences in expansion between the parts of the appliance and consequently to reduce strongly or completely the sound clicks.

caractéristiques des dilatations.characteristics of expansions.

Claims

1 Electric heating appliance comprising a main frame (1) in which is mounted, on the one hand at least one heating element (10) including a resistive circuit (11) said element (10) being associated with a support plate (15) secured to the frame (1), and on the other hand at least one radiation plate (17, 17 ') forming a front of the device, secured to the frame (1) and mounted at a distance from the heating element (10) characterized in that the heating element (10) consists of a flat low temperature heating element with a sandwich structure, said structure being electrically insulated, preferably on its two faces by insulating films and bonded by one face on one side of the support plate (15), the other side of the plate (15) being provided with a dissipating element

thermal (20).

2 Apparatus according to claim 1 characterized in that the heat sink element (20) consists of a profiled panel, defining a series of undulations

(21) forming exchange surfaces.

3 Apparatus according to claim 1 or 2 characterized in that it consists of a stationary apparatus comprising a rear panel (2) for fixing formed by the main frame (1) and a front panel formed by the

radiation plate (17).

4 Apparatus according to claim 3 characterized in that the heating element (10) is glued to the side of the support plate (15) which is located opposite the panel

radiant (17).

Apparatus according to claim 4 characterized in that the heat sink element (20) serves both as a spacer between the rear panel (2) and the support plate (15) and as a means of fixing said plate (15) to the rear panel (2).

6 Apparatus according to one of claims 4 to 5

characterized in that the radiating panel (17) is a plate based on glass, or preferably on metal

provided with perforations.

7 Apparatus according to claim 3 characterized in that the heating element (10) is glued to the side of the support plate (15) which is located opposite the panel

rear (2) for fixing.

8 Apparatus according to claim 7 characterized in that the heat sink element (20) extends between the support plate (15) and the radiation panel (17 ')

and away from it.

9 Apparatus according to claim 7 or claim 8 characterized in that the panel

radiation (17 ') consists of a metal plate.

Apparatus according to one of claims 1 to 9

characterized in that the heating element (10) extends over a surface lower than the surface of the radiation panel (17, 17 ') and is arranged in the part

support plate (15).

11 Apparatus according to one of claims 1 to 10

characterized in that the overall thickness of the device is less than 50 mm and preferably between

40 and 45 mm.