FR3118139A1 - Dispositif de chauffage à inertie et procédé de fabrication d’une brique destinée à un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
Dispositif (1) de chauffage à inertie comprenant au moins un élément (2) électrique chauffant associé à au moins un cœur (3) de chauffe, dans lequel l’élément (2) électrique chauffant est apte à chauffer le cœur (3) de chauffe, le cœur (3) de chauffe étant apte à restituer la chaleur par rayonnement selon une consigne de température, le dispositif (1) étant caractérisé en ce que le cœur (3) de chauffe comprend au moins une brique en porcelaine présentant au moins une grande face en vis-à-vis d’au moins une partie de l’élément (2) électrique chauffant.
Figure pour l’abrégé : figure 1
Description
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de chauffage électriques, notamment à usage domestique, appelés radiateurs, et plus particulièrement aux radiateurs à inertie.
Plus précisément, l’invention se rapporte à une conception particulièrement avantageuse d’un radiateur à inertie permettant de procurer des performances de chauffage améliorées par rapport aux autres radiateurs à inertie.….
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Il existe plusieurs sortes de radiateurs électriques, parmi lesquelles on distingue les radiateurs dits à accumulation et les radiateurs dits à inertie.
Les radiateurs à accumulation comprennent un élément de chauffage, par exemple une résistance électrique, et un matériau accumulateur de chaleur. Par exemple, l’accumulateur est un réfractaire. L’élément de chauffage chauffe l’accumulateur, lequel restitue ensuite la chaleur pour chauffer une pièce. Les radiateurs à accumulation fonctionnement en général sur un principe jour/nuit : l’élément chauffant chauffe l’accumulateur la nuit, et ce denier restitue la chaleur le jour. Toutefois, ce principe implique que l’accumulateur stocke la quantité exacte de chaleur qui sera utilisée le jour : si la chaleur stockée est insuffisante, un système de chauffage complémentaire devra être mis en place ; à l’inverse, si la chaleur stockée est supérieure aux besoins, alors celle-ci a été produite inutilement.
Le document FR2780142 donne un exemple d’un tel radiateur à accumulation. Selon cet exemple, l’accumulateur est entouré d’une enveloppe en matériau isolant, de sorte que la restitution de la chaleur se fait progressivement par conduction de la chaleur depuis l’accumulateur dans l’enveloppe isolante, puis aux façades extérieures du bâti du radiateur.
Les radiateurs à inertie se rapprochent des radiateurs à accumulation en ce qu’ils comprennent également un matériau qui est chauffé par un élément de chauffage puis qui restitue ensuite la chaleur stockée. Toutefois, à la différence des radiateurs à accumulation, les radiateurs à inertie permettent de contrôler la chaleur restituée. En effet, les radiateurs à inertie comprennent un cœur de chauffe qui est chauffé par l’élément de chauffage selon une température de consigne. L’inertie thermique du cœur de chauffe permet à ce dernier d’être maintenu autour de la consigne sur une durée significative sans apport supplémentaire de chaleur par l’élément chauffant. Les radiateurs à inertie comprennent alors un système de régulation de la température contrôlant l’allumage et l’extinction de l’élément chauffant. Ainsi, la température d’une pièce peut être maintenue sensiblement constante, l’élément de chauffage ne chauffant que lorsque la température du cœur de chauffe s’écarte de la consigne.
Le document FR2848685 décrit un exemple de radiateur à inertie, dans lequel le cœur de chauffe est en céramique.
La présente invention se rapporte aux radiateurs à inertie, et plus spécifiquement aux radiateurs à inertie présentant un cœur de chauffe solide.
Les performances des radiateurs à inertie sont procurées principalement par les propriétés d’inertie thermique du cœur de chauffe et notamment par sa capacité à rester à une température sensiblement constante le plus longtemps possible tout en continuant à stocker de la chaleur et/ou tout en restituant de la chaleur.
L’invention vise ainsi à proposer un nouveau radiateur à inertie dont les performances sont améliorées.
Ainsi, selon un premier aspect, l’invention se rapporte à un dispositif de chauffage à inertie comprenant au moins un élément électrique chauffant associé à au moins un cœur de chauffe. L’élément (2) électrique chauffant est apte à chauffer le cœur de chauffe, et le cœur (3) de chauffe est apte à restituer la chaleur par rayonnement selon une consigne de température. En outre, le cœur de chauffe comprend au moins une brique en porcelaine présentant au moins une grande face en vis-à-vis d’au moins une partie de l’élément électrique chauffant.
L’utilisation de la porcelaine en tant que cœur de chauffe combinée à l’élément électrique chauffant permet au dispositif de chauffage à inertie d’avoir des performances en termes de vitesse de chauffe et de restitution de la chaleur qui sont augmentée par rapport à l’état de la technique.
Selon différents aspects, il est possible de prévoir l’une et/ou l’autre des caractéristiques ci-dessous prises seules ou en combinaison.
Selon une réalisation, la brique en porcelaine peut comprendre au moins une plaque présentant une première grande face, en vis-à-vis de l’élément électrique chauffant, et une deuxième grande face opposée à la première grande face, la première grande face étant brute et la deuxième grande face étant émaillée.
Selon une autre réalisation, la brique en porcelaine peut comprendre au moins deux plaques, chaque plaque présentant une première grande face, et une deuxième grande face opposée à la première grande face. Chaque première grande face est brute, et les deuxièmes grandes faces sont émaillées et appliquées l’une contre l’autre de sorte que les premières grandes faces sont tournées vers l’extérieur.
Selon une autre réalisation, le dispositif peut comprendre de plus un premier élément chauffant et un deuxième élément chauffant, les deux éléments chauffants étant disposés de part et d’autre des grandes faces de la brique en porcelaine.
Selon une autre réalisation, l’élément chauffant est par exemple une résistance électrique.
Selon une autre réalisation, le cœur de chauffe peut comprendre une pluralité de briques en porcelaine juxtaposées selon une de leurs petites faces.
Selon une autre réalisation, l’élément électrique chauffant peut être en contact avec le cœur de chauffe.
Selon un deuxième aspect, l’invention se rapport à un cœur de chauffe particulièrement destiné à être mis en place dans un dispositif de chauffage tel que présenté ci-dessus, le cœur de chauffe comprenant au moins une brique en porcelaine.
Selon un troisième aspect, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une brique en porcelaine destinée à former un cœur de chauffe pour un dispositif de chauffage tel que présenté ci-dessus, dans lequel :
- On réalise au moins une plaque en un biscuit de porcelaine ;
- On applique un émail sur au moins une portion d’une grande face de la plaque, les autres faces restant dépourvues d’émail ;
- On cuit la plaque une température supérieure ou égale à la température de vitrification de l’émail.
Selon un quatrième aspect, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une brique en porcelaine destinée à former un cœur de chauffe pour un dispositif de chauffage tel que présenté ci-dessus, dans lequel :
- On réalise au moins deux plaques en un biscuit de porcelaine ;
- On applique un émail sur au moins une portion d’une grande face de chaque plaque, les autres faces restant dépourvues d’émail ;
- On assemble les deux plaques en appliquant les faces émaillées de deux plaques l’une contre l’autre ;
- On cuit les deux plaques assemblées une température supérieure ou égale à la température de vitrification de l’émail.
Des modes de réalisation de l’invention seront décrits ci-dessous par référence aux dessins, décrits brièvement ci-dessous :
Sur les dessins, des références identiques désignent des objets identiques ou similaires.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Sur la , il est représenté un dispositif 1 de chauffage à inertie, également appelé un radiateur à inertie. Il est destiné en particulier, mais non exclusivement, à un usage domestique.
Comme présenté en introduction, le principe d’un radiateur à inertie est d’emmagasiner de la chaleur afin de la restituer sous forme de chaleur à une température sensiblement constante et de manière contrôlée, selon une consigne de température.
A cet effet, le dispositif1comprend au moins un élément2électrique chauffant associé à un cœur3de chauffe.
L’élément 2 électrique chauffant peut être de tout type. Il s’agit par exemple d’une résistance électrique.
Selon le mode de réalisation illustré sur la , le dispositif 1 peut en outre comprendre une façade A, avant, destinée à être orientée vers le volume d’une pièce à chauffer, et un corps B de support, destinée notamment à comprendre un système d’accrochage et/ou de fixation sur une paroi d’une pièce à chauffer. Le cœur 3 de chauffe est par exemple monté sur un carter C de support, fixé à la façade A avant. L’élément 2 électrique est disposé face au cœur 3 de chauffe. Une tôle D de réfraction peut être disposée entre l’élément 2 électrique chauffant et le corps B de support, afin de minimiser la diffusion de chaleur vers le corps B de support.
Le cœur 2 de chauffe comprend au moins une brique4, c'est-à-dire un matériau solide, de forme générale parallélépipédique. Plus précisément, la brique comprend deux faces5,6sensiblement parallèles et opposées dont au moins une dimension est supérieure à celles des autres faces. Par la suite, ces faces sont désignées comme les grandes faces de la brique 4. Les autres faces sont désignées comme les petites faces de la brique.
Selon l’invention, la brique 4 est en porcelaine, composée par exemple de 50% kaolin, 25% de quartz et de 25% de feldspath. Il s’agit par exemple de porcelaine de Limoges AOP.
Selon un mode de réalisation, la brique 4 est formée d’une plaque7de porcelaine, comprenant une première grande 7a face dite brute, et une deuxième grande face 7b émaillée.
A cet effet, la plaque 7 est obtenue tout d’abord par pressage à sec de la pâte atomisée dans un moule. Une première cuisson à une température inférieure à 1200 °C, par exemple d’environ 950°C permet d’obtenir une plaque dans un matériau poreux et cassant, appelé biscuit de porcelaine. Une première grande face 7a de la plaque 7 est dite brute, car laissée intacte, tandis que la deuxième grande face 7b est dite émaillée, c'est-à-dire recouverte d’une couche d’un émail. Par exemple, l’émail est un produit riche en kaolin, permettant de rendre étanche le matériau poreux et cassant. Puis, la plaque 7 est cuite à une température permettant la vitrification de l’émail, par exemple autour de 1400°C. La plaque 7 présente ainsi une baisse de la porosité en partant de la face 7a brute vers la face 7b émaillée.
On peut ainsi obtenir une brique 4 à partir de la plaque 7, présentant deux grandes faces 5, 6, correspondant aux grandes faces 7a, 7b de la plaque 7, une première grande face 5, 7a brute étant plus poreuse que la deuxième grande face 6, 7b émaillée. La grande face 5, 7a brute est placée en vis-à-vis de l’élément chauffant, la deuxième face 6, 7b émaillée étant à l’opposé.
Ainsi, la grande face 7a brute, plus poreuse, emmagasine la chaleur de l’élément 2 chauffant. Plus la chaleur traverse la plaque 7 selon son épaisseur, plus elle rencontre une porosité faible, de sorte que la chaleur a tendance non pas à se diffuser vers la grande face 7b émaillée, mais vers l’extérieur, afin de restituer la chaleur.
Selon un autre mode de réalisation, la brique 4 est formée de deux plaques8,9de porcelaine assemblées selon une de leur grande face.
A cet effet, comme précédemment, les deux plaques 8, 9 sont formées chacune par pressage à sec de la pâte atomisée dans un moule. Une première cuisson à une température inférieure à 1200 °C, par exemple d’environ 950°C, permet d’obtenir deux plaques dans un matériau poreux et cassant, appelé biscuit de porcelaine. Une première grande face, respectivement8a,9ade chaque plaque, respectivement 8, 9 est dite brute, car laissée intacte. La deuxième grande face de chaque plaque, est dite émaillée, car recouverte d’une couche d’un émail. Par exemple, l’émail est un produit riche en kaolin, permettant de rendre étanche le matériau poreux et cassant.
Puis, les deux plaques 8, 9 sont assemblées en appliquant les faces émaillées l’une contre l’autre. Elles sont ensuite cuites ainsi assemblées à une température permettant la vitrification de l’émail, par exemple autour de 1400°C. La vitrification de l’émail entraîne le scellage des plaques 8, 9 l’une avec l’autre. Les faces 8a, 9a brutes sont tournées vers l’extérieur.
On obtient ainsi une brique 4 présentant deux grandes faces 5, 6, correspondant aux faces 8a, 9a brutes des plaques, qui sont plus poreuses que l’intérieur de la brique 4. En d’autres termes, la porosité de la brique 4 suit une courbe en cloche dans l’épaisseur de la brique 4 : en partant par exemple d’une première grande face 5, elle diminue en direction du centre de l’épaisseur la brique, pour augmenter de nouveau en direction de la deuxième grande face 6.
Selon ce deuxième mode de réalisation, il est profitable que le dispositif 1 de chauffage comprend deux éléments2,2’électriques de chauffage, chacun disposé en vis-à-vis d’une grande face 5, 6 de la brique 4.
La montée en température, c'est-à-dire la température moyenne, de la brique 4 est ainsi plus rapide, les zones plus poreuses offrant une grande surface pour stocker la chaleur.
En outre, la chaleur est emmagasinée dans la brique 4 à partir de chacune de ses grandes faces 5, 6. La diminution de la porosité vers le centre de l’épaisseur de la brique 4 entraîne un ralentissement de la diffusion de la chaleur entre les deux briques. En d’autres termes, la zone à l’intérieur de l’épaisseur de la brique correspondant aux faces émaillées et vitrifiées des plaques 8, 9 forme une barrière à la diffusion thermique. L’équilibre thermique entre les deux grandes faces 5, 6 de la brique 4 est alors entravé par la variation de porosité favorisant la diffusion de la chaleur vers l’extérieur par les zones plus poreuses.
La restitution de la chaleur par l’inertie du cœur 3 de chauffe est cependant plus lente, de sorte que les besoins de chauffer par le ou les éléments 2, 2’ de chauffage sont diminués.
Selon un mode de réalisation, le ou les éléments de chauffage 2, 2’ sont en contact direct avec la brique 4 en porcelaine, afin d’avoir une montée en température rapide.
La brique 4 peut ainsi être chauffée plus fortement, plus rapidement, tout en restituant la chaleur plus lentement que les cœurs de chauffe d’autres radiateurs à inertie.
Selon un mode de réalisation, le cœur 3 de chauffe comprend une pluralité de briques 4 juxtaposées par une de leurs petites faces, de sorte que la ou les grandes faces brutes soient toujours en vis-à-vis du ou des éléments chauffants. La puissance électrique du ou des éléments 2, 2’ chauffants peut être adaptée en conséquence.
Claims (10)
- Dispositif (1) de chauffage à inertie comprenant au moins un élément (2) électrique chauffant associé à au moins un cœur (3) de chauffe, dans lequel l’élément (2) électrique chauffant est apte à chauffer le cœur (3) de chauffe, le cœur (3) de chauffe étant apte à restituer la chaleur par rayonnement selon une consigne de température, le dispositif (1) étant caractérisé en ce que le cœur (3) de chauffe comprend au moins une brique (4) en porcelaine présentant au moins une grande face (5, 6) en vis-à-vis d’au moins une partie de l’élément (2) électrique chauffant.
- Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel la brique (4) en porcelaine comprend au moins une plaque (7) présentant une première grande face (7a), en vis-à-vis de l’élément (2) électrique chauffant, et une deuxième grande face (7b) opposée à la première grande face (7a), la première grande face (7a) étant brute et la deuxième grande face (7b) étant émaillée.
- Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel la brique (4) en porcelaine comprend au moins deux plaques (8, 9), chaque plaque (8, 9) présentant une première grande face (8a, 9a), et une deuxième grande face opposée à la première grande face (8a, 9a), chaque première grande face (8a, 9a) étant brute, les deuxièmes grandes faces étant émaillées et appliquées l’une contre l’autre de sorte que les premières grandes faces (8a, 9a) sont tournées vers l’extérieur.
- Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un premier élément (2) chauffant et un deuxième élément (2’) chauffant, les deux éléments (2, 2’) chauffants étant disposés de part et d’autre des grandes faces (5, 6) de la brique en porcelaine.
- Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément (2) chauffant est une résistance électrique.
- Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le cœur (3) de chauffe comprend une pluralité de briques (4) en porcelaine juxtaposées selon une de leurs petites faces.
- Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément (2) électrique chauffant est en contact avec le cœur de chauffe.
- Cœur (3) de chauffe particulièrement destiné à être mis en place dans un dispositif (1) de chauffage selon l’une quelconque des revendications précédentes, le cœur (3) de chauffe comprenant au moins une brique (4) en porcelaine.
- Procédé de fabrication d’une brique (4) en porcelaine destinée à former un cœur (3) de chauffe pour un dispositif (1) de chauffage selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel :
- On réalise au moins une plaque (7) en un biscuit de porcelaine ;
- On applique un émail sur au moins une portion d’une grande face (7a) de la plaque (7), les autres faces restant dépourvues d’émail ;
- On cuit la plaque (7) une température supérieure ou égale à la température de vitrification de l’émail.
- Procédé de fabrication d’une brique (4) en porcelaine destinée à former un cœur (3) de chauffe pour un dispositif (1) de chauffage selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel :
- On réalise au moins deux plaques (8, 9) en un biscuit de porcelaine ;
- On applique un émail sur au moins une portion d’une grande face de chaque plaque, les autres faces restant dépourvues d’émail ;
- On assemble les deux plaques (8, 9) en appliquant les faces émaillées de deux plaques (8, 9) l’une contre l’autre ;
- On cuit les deux plaques (8, 9) assemblées une température supérieure ou égale à la température de vitrification de l’émail.
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| EP2141418A1 (fr) * | 2008-07-04 | 2010-01-06 | Climastar Global Company, S.L. | Système de chauffage électrique |
| WO2012075548A2 (fr) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Polyvision, Naamloze Vennootschap | Élément de chauffage |
-
2020
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3694627A (en) * | 1970-12-23 | 1972-09-26 | Whirlpool Co | Heating element & method of making |
| FR2780142A1 (fr) | 1998-06-19 | 1999-12-24 | Electricite De France | Radiateur electrique a accumulation |
| FR2848685A1 (fr) | 2002-12-16 | 2004-06-18 | Guy Palayer | Radiateur a inertie et son procede d'alimentation en courant |
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