FR3135183A1 - Corps de chauffe pour radiateur électrique - Google Patents

Abstract

Titre : Corps de chauffe d’un radiateur électrique Corps de chauffe pour radiateur électrique destiné à être traversé par un flux d’air et comportant une pluralité de tubes, chaque tube comprenant au moins, une première électrode (11), une deuxième électrode (12) et au moins un isolant électrique (9,10), l’au moins un isolant électrique (9,10) présentant une première face (16) directement en regard de la première électrode (11) et/ou de la deuxième électrode (12) et une deuxième face (17) opposée à la première face (16) et directement en regard du tube (8), au moins une électrode (11, 12) ou un isolant électrique (9,10) étant lié au composant dont il est directement en regard par une couche polymérisée obtenue par un brasage à froid. (Figure 4)

Description

Corps de chauffe pour radiateur électrique

La présente invention s’inscrit dans le domaine des installations de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation de véhicule automobile, et elle concerne plus particulièrement un radiateur électrique de telles installations de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation.

Les véhicules automobiles sont généralement équipés d’un système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation permettant de mettre en circulation un flux d’air vers l’habitacle du véhicule automobile, et, selon la température de l’habitacle souhaitée par le conducteur et/ou les passagers du véhicule automobile, chauffer et/ou refroidir le flux d’air envoyé dans l’habitacle. De telles installations de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation comprennent ainsi au moins un organe de mise en circulation du flux d’air et un radiateur électrique apte à chauffer le flux d’air mis en circulation vers l’habitacle.

Il est connu que les radiateurs électriques de ces installations de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation comprennent un corps de chauffe dans lequel des éléments chauffants, par exemple sous forme de tubes, sont disposés les uns à côté des autres en travers d’un flux d’air à chauffer.

Ces éléments chauffants comportent des éléments résistifs enserrés entre des électrodes configurées pour alimenter en courant électrique ces éléments résistifs, qui peuvent notamment prendre la forme de pierres ou de céramiques à effet PTC, c’est-à-dire à coefficient de température positif, les éléments résistifs et les électrodes étant logés à l’intérieur d’un tube, avec un isolant électrique inséré entre les électrodes et le tube. L’alimentation en courant électrique de ces éléments résistifs génèrent un échauffement de l’élément chauffant et du tube, ces calories étant transmises à des éléments radiants qui sont soudés ou brasés sur le tube pour augmenter la surface d’échange avec l’air traversant ces radiateurs électriques.

Chaque élément chauffant est obtenu en insérant les éléments résistifs, les électrodes et l’isolant électrique dans le tube, et ces différentes couches empilées sont plaquées les unes contre les autres par une opération de déformation du tube qui tend à réduire l’espace intérieur logeant les composants de l’élément chauffant. Il convient toutefois de noter que cette opération de déformation du tube des éléments chauffants ne permet pas d’assurer un contact parfait entre les composants d’un même élément chauffant, notamment du fait des défauts de planéité de ces différents composants et de la déformation qui peut être variable d’un tube à l’autre.

Il en résulte qu’un espace peut se former au sein des éléments chauffant entre l’un ou l’autre des composants, et l’air qui peut être ainsi interposé à chaque strate de l’empilement des composants a pour effet de limiter le transfert de chaleur depuis l’élément résistif vers le tube et donc limiter l’efficacité de chauffe de l’air traversant le radiateur électrique.

La présente invention se propose de pallier les inconvénients de l’art antérieur au moyen d’un corps de chauffe pour radiateur électrique destiné à être traversé par un flux d’air et comportant une pluralité de tubes disposés les uns à côtés des autres et s’étendant selon une direction d’allongement principale, chaque tube comprenant au moins un élément résistif, une première électrode, une deuxième électrode et au moins un isolant électrique agencés entre la première électrode et/ou la deuxième électrode et la paroi intérieur du tube, l’élément résistif étant en prise entre la première électrode et la deuxième électrode, chacune des première électrode et deuxième électrode présentant une face interne directement en regard de l’au moins un élément résistif et une face externe opposée à la face interne, l’au moins un isolant électrique présentant une première face directement en regard de la face externe de la première électrode et/ou de la deuxième électrode et une deuxième face opposée à la première face et directement en regard du tube, au moins une électrode ou un isolant électrique étant lié au composant dont il est directement en regard par une couche polymérisée obtenue par un brasage à froid.

Avantageusement, selon l’invention, on permet ainsi, au moins entre deux composants directement en regard, de limiter la formation de poches ou de passages d’air dans des interstices qui seraient formés par des défauts de planéité de l’un et/ou l’autre des composants. Les inventeurs ont pu déterminer par le calcul que la présence d’une couche polymérisée est le moyen le plus efficace pour optimiser le transfert de chaleur d’un composant à l’autre en comblant ces interstices théoriques. Cette couche polymérisé est obtenue selon l’invention par un brasage à froid

Ce brasage à froid est réalisé dans un four spécialisé dont la température de travail est inférieure à 300°C. Une telle température permet de former la couche polymérisée telle qu’elle a pu être évoquée, c’est-à-dire particulièrement efficace pour le transfert de chaleur, sans endommager les éléments contenus dans le tube et notamment sans modifier les propriétés physiques de l’élément résistif lorsque celui-ci est un élément résistif à effet CTP.

Selon une caractéristique de l’invention, au moins la première face et/ou la deuxième face de l’au moins un isolant électrique est liée par une couche polymérisée à l’élément directement en regard de l’au moins la première face et/ou de la deuxième face, ladite couche polymérisée étant obtenue par un brasage à froid.

Selon une caractéristique de l’invention, la première face de l’au moins un isolant électrique est liée à la face externe de la première électrode et/ou de la deuxième électrode par une première couche polymérisée et la deuxième face dudit au moins un isolant électrique est liée au tube par une deuxième couche polymérisée, les première et deuxième couches polymérisées étant obtenues par un brasage à froid.

Selon une caractéristique de l’invention, la première couche polymérisée est formée d’au moins un matériau constitutif de la première électrode et/ou de la deuxième électrode. Une telle couche polymérisée formée par au moins un matériau constitutif de l’électrode permet de favoriser l’adhérence de la première couche polymérisée à l’électrode et permet donc d’éviter que de l’air puisse être présent entre l’isolant électrique et l’électrode correspondante.

Selon une caractéristique de l’invention, la deuxième couche polymérisée est formée d’au moins un matériau constitutif de l’au moins un isolant électrique. Une telle couche polymérisée formée par au moins un matériau constitutif de l’isolant électrique permet de favoriser l’adhérence de la deuxième couche polymérisée à l’isolant électrique et permet donc d’éviter que de l’air puisse être présent entre l’isolant électrique et le tube.

Ces pourcentages de répartition de la première couche polymérisée et de la deuxième couche polymérisée représentent un pourcentage d’étendue surfacique de la première couche polymérisée et de la deuxième couche polymérisée respectivement sur la première face de l’isolant électrique et sur la deuxième face de l’isolant électrique.

Selon une autre caractéristique de l’invention, l’élément résistif est lié à la face interne de la première électrode et/ou de la deuxième électrode par une troisième couche polymérisée obtenue par un brasage à froid. Conformément à ce qui a pu être évoqué précédemment, les première, deuxième et troisième couches polymérisées permettent de limiter la formation de passages d’air entre respectivement l’isolant électrique et l’électrode, l’isolant électrique et le tube et l’élément résistif et l’électrode, ces passages d’air limitent le transfert de calories depuis les éléments résistifs vers les éléments radiaux. On comprend que lier par une couche polymérisée les différents éléments du tube entre eux permet de favoriser l’échange thermique entre ces éléments.

Selon une caractéristique de l’invention, l’élément résistif, la première et/ou la deuxième électrode et l’au moins un isolant électrique forment un ensemble monobloc.

Selon une autre caractéristique de l’invention, la troisième couche polymérisée est formée d’au moins un matériau constitutif de la première électrode et/ou de la deuxième électrode. Une telle couche polymérisée formée par au moins un matériau constitutif de l’électrode permet de favoriser l’adhérence de la troisième couche polymérisée à l’électrode et permet donc d’éviter que de l’air puisse être présent entre l’élément résistif et l’électrode correspondante.

Selon une caractéristique de l’invention, l’au moins un isolant électrique comporte de l’alumine.

Selon une caractéristique de l’invention, les tubes sont séparés les uns des autres par des éléments radiants brasés sur le tube. Les éléments radiants peuvent notamment prendre la forme d’ailettes ondulées, qui augmentent la surface d’échange de chaleur avec l’air passant entre les tubes. Le brasage des ailettes sur le tube est réalisé lors d’une opération de brasage à haute température, de l’ordre de 600°C, distincte de l’opération de brasage à froid au cours de laquelle la ou les couches polymérisées au sein du tube sont obtenues.

L’invention porte également sur un procédé de fabrication d’un corps de chauffe tel que précédemment évoqué, dans lequel chaque couche polymérisée est obtenue à partir d’un revêtement brasé à froid, le procédé de fabrication mettant en œuvre au moins une étape de dépôt dans laquelle le revêtement est déposé sur une face d’un composant de l’élément chauffant parmi la première électrode, la deuxième électrode ou un isolant, au moins une étape d’insertion dans laquelle au moins l’élément résistif, la première électrode et la deuxième électrode et l’au moins un isolant électrique sont introduits dans le tube, et au moins une étape de polymérisation dans laquelle le tube est introduit dans un four configuré pour opérer un brasage à froid du revêtement.

Selon une caractéristique de l’invention, le four est à une température de travail inférieure à 300°C.

Selon une caractéristique de l’invention, le procédé de fabrication peut être tel que l’étape de dépôt comporte au moins une première étape dans laquelle un premier revêtement est déposé sur la face externe de la première électrode et/ou de la deuxième électrode ou sur la première face de l’au moins un isolant, et une deuxième étape dans laquelle un deuxième revêtement est disposé sur la deuxième face de l’au moins un isolant, l’étape de polymérisation étant telle que le tube est introduit dans un four configuré pour opérer un brasage à froid du premier revêtement et du deuxième revêtement.

Selon d’autres caractéristiques de l’invention, au cours de l’étape de dépôt le premier revêtement est disposé sur la première face de l’au moins un isolant, et/ou le deuxième revêtement est disposé sur la deuxième face de l’au moins un isolant électrique.

Selon une caractéristique de l’invention, une troisième couche polymérisée est obtenue à partir d’un troisième revêtement, l’étape de dépôt du procédé mettant en œuvre au moins une étape additionnelle dans laquelle le troisième revêtement est déposé sur la face interne de la première électrode et/ou de la deuxième électrode ou sur l’élément résistif.

Selon une caractéristique de l’invention, au moins un élément chauffant formé par un empilement d’au moins l’élément résistif, les première et deuxième électrodes et l’au moins un isolant électrique est maintenu dans le tube, le procédé comprend une étape additionnelle de déformation du tube, intervenant avant l’étape de polymérisation, l’étape de déformation du tube visant à maintenir plaqués les composants au sein du tube les uns contre les autres avant qu’une couche polymérisée ne soit formée entre certains des composants pour empêcher tout passage ou poche d’air entre les deux composants.

L’invention porte également sur une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, comprenant au moins un dispositif de ventilation apte à forcer la circulation d’un flux d’air à travers l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et un radiateur électrique comprenant un corps de chauffe conforme à l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

représente un radiateur électrique destiné à équiper une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation ;

représente un corps de chauffe du radiateur électrique représenté par la ;

représente un élément chauffant du corps de chauffe représenté par la ;

représente une vue éclatée des différents composants destinés à être insérés dans un tube pour former un élément chauffant tel que représenté sur les figures 1 à 3 ;

représente l’insertion des différents composants de la dans un tube pour former un élément chauffant ;

représente une vue en coupe, dans un plan perpendiculaire à la direction d’allongement principale de l’élément chauffant, rendant visibles les différentes couches polymérisées entre des composants de l’élément chauffant.

Les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique.

Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

Dans la description qui va suivre, on se réfèrera à une orientation fonction des axes Longitudinaux, Verticaux et Transversaux tels qu’ils sont définis arbitrairement par le trièdre L,V,T représenté sur les figures 1 à 6. Le choix des appellations de ces axes n’est pas limitatif de l’orientation que peut prendre le dispositif dans son application à un véhicule automobile.

Sur la est illustré un radiateur électrique 1 selon l’invention configuré pour être installé au niveau d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile. Le radiateur électrique 1 est utilisé dans ce type d’installation par exemple pour chauffer un flux d’air circulant dans l’installation, de chauffage et/ou de climatisation à travers ledit radiateur électrique 1.

Le radiateur électrique 1 comprend au moins un corps de chauffe 2 s’étendant dans une direction d’allongement principale longitudinale L et un boîtier d’interface électronique 3 qui contient l’ensemble des composants électroniques qui permettent à la fois de contrôler le fonctionnement et d’alimenter électriquement le radiateur électrique 1.

Le corps de chauffe 2 du radiateur électrique 1 comprend une pluralité d’éléments chauffants 5 agencés les uns à côtés des autres de sorte à délimiter entre eux un espace de circulation d’un flux d’air à chauffer. Dans l’exemple illustré, et tel que cela est particulièrement visible sur la , chaque élément chauffant 5 est disposé à distance d’au moins un élément chauffant 5 voisin, un flux d’air pouvant circuler entre ces deux éléments chauffants 5 pour être chauffé. Dans l’exemple illustré, le radiateur électrique comporte un cadre 4 formant support au corps de chauffe et aux éléments chauffants 5, le cadre présentant des ouvertures 41 à travers lesquelles le flux d’air est apte à circuler pour passer entre les éléments chauffants 5 du corps de chauffe. Sans sortir du contexte de l’invention, le radiateur électrique pourrait être dépourvu de cadre, le corps de chauffe étant alors maintenu sur le boîtier d’interface électronique par un dispositif de fixation mécanique approprié,

La illustre schématiquement le corps de chauffe 2 seul. Les éléments chauffants 5 s’étendent longitudinalement selon la direction longitudinale L et sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres. Entre chaque élément chauffant 5 s’étend au moins un espace de circulation du flux d’air qui, dans le mode de réalisation représenté, est rempli partiellement par des éléments radiants, ici formés par des ailettes 6.

Les ailettes 6 sont formées par une tôle ondulée s’étendant principalement selon la direction longitudinale L, sensiblement parallèlement aux éléments chauffants 5. Lors du fonctionnement du radiateur électrique 1, les éléments chauffants 5 génèrent des calories qui sont transmises par conduction et/ou convection aux ailettes 6. Lorsque le flux d’air traverse l’espace de circulation du flux d’air, un échange de calories s’opère entre la paroi métallique, formant les ailettes 6, et le flux d’air de telle sorte que les calories de la paroi métallique sont échangées avec le flux d’air. Il convient de noter que la forme des ailettes 6 permet d’augmenter la surface d’échange entre la paroi métallique et le flux d’air. Bien entendu, les ailettes 6 peuvent prendre d’autres formes dès lors que ces formes permettent d’augmenter la surface d’échange entre la paroi métallique et le flux d’air et donc d’augmenter le nombre de calories aptes à être transmises au flux d’air.

Chaque élément chauffant 5 est alimenté électriquement par au moins un élément de connectique 7 relié au boîtier d’interface électronique 3. Dans l’exemple illustré, chaque élément chauffant 5 est alimenté par deux éléments de connectique 7 s’étendant selon la direction longitudinale L depuis une même extrémité longitudinale du corps de chauffe 2, mais il convient de noter que, dans un mode de réalisation alternatif ici non représenté, ces éléments de connectique 7 peuvent également s’étendre selon la direction longitudinale L respectivement depuis deux extrémités opposées du corps de chauffe 2. Chaque élément de connectique 7 est relié à une électrode, qui sera décrit plus en détail dans la suite de la présente description, formant l’un des composants logés dans un tube 8 de l’élément chauffant 5.

Le tube 8 forme un logement s’étendant selon la direction longitudinale L et présentant à au moins une extrémité longitudinale 81 une ouverture. Dans le mode de réalisation représenté par la , le tube 8 présente à son extrémité longitudinale 81 une coiffe 85 permettant d’imperméabiliser l’ouverture située à l’extrémité longitudinale 81 du tube 8. On comprend que la coiffe 85 empêche le passage de tout fluide depuis l’extérieur du tube 8 vers l’intérieur du tube 8 par l’ouverture présente au niveau de l’extrémité longitudinale 81.

Dans le mode de réalisation représenté par la , les ailettes 6 sont brasées sur le tube 8 et plus particulièrement sur une face externe d’une paroi principale 88, visible sur la , du tube 8 voisin des ailettes 6. Ce brasage des ailettes 6 se fait communément dans un four spécialisé à des températures supérieures à 300°C, et notamment de l’ordre de 600°C. Le tube 8 présente deux parois principales 88 en opposition, s’étendant respectivement dans un plan longitudinal et vertical LV.

La rend plus particulièrement visible la structure d’un élément chauffant, par une vue en perspective plongeante au niveau de l’extrémité longitudinale 81 du tube 8, la coiffe 85 ayant été retirée pour laisser apercevoir lesdits composants logés dans le tube 8.

Chaque élément chauffant 5 comprend, selon le mode de réalisation représenté par la , un tube 8 à l’intérieur duquel sont disposés des éléments résistifs 13 à coefficient de température positif (CTP), à savoir dans le cas présent des pierres céramiques CTP, une première électrode 11 et une deuxième électrode 12 formant une paire d’électrodes enserrant ces éléments résistifs 13 et au moins un isolant électrique 9, 10 disposé entre une électrode 11, 12 et le tube 8. Ces différents composants forment un empilement transversal agencé entre deux les deux parois principales 88 en opposition du tube 8.

Les éléments résistifs 13 comprennent une couche métallique 14 déposée en surface de l’élément résistif 13, par exemple par vaporisation ou par sérigraphie, sur chacune des faces disposées directement en regard d’une électrode. Plus précisément, la couche métallique 14 est formée d’aluminium et est déposée, sur une épaisseur comprise entre 5 et 90 microns, en surface des éléments résistifs 13, sur chacune des faces desdits éléments résistifs 13. Tel que cela est notamment visible sur la , les éléments résistifs 13 présentent une dimension selon la direction longitudinale L qui permet d’insérer une pluralité d’éléments résistifs 13 dans le tube 8 à égale distance les uns des autres.

Les première et deuxième électrodes 11, 12 sont formées par des plaques métalliques s’étendant principalement dans un plan longitudinal vertical LV. Il convient de noter que les première et deuxième électrodes 11, 12 présentent des dimensions longitudinales et verticales sensiblement égales aux dimensions longitudinales et verticales du tube 8. Chacune des première et deuxième électrodes 11, 12 comprend une languette formant une portion de surface s’étendant au-delà du tube 8 selon la direction longitudinale L sur laquelle un élément de connectique 7 est destiné à se fixer. Ces languettes sont, dans le mode de réalisation représenté, agencées au niveau de la même extrémité longitudinale 81 du tube 8. Tel que cela a pu être évoque précédemment, ces languettes peuvent être agencées au niveau de deux extrémités opposées du tube 8. On comprend que les première et deuxième électrodes 11, 12 sont alimentées électriquement au moyen des languettes et des éléments de connectique 7 connectés au boîtier d’interface électronique 3.

Il convient de noter que tous les éléments résistifs 13 d’un même élément chauffant 5 génèrent de la chaleur dès lors qu’un courant électrique est envoyé dans les première et deuxième électrodes 11, 12 que comporte cet élément chauffant 5, le courant électrique étant transmis aux éléments résistifs au contact des électrodes.

Les première et deuxième électrodes 11, 12 sont respectivement séparées du tube 8 par un premier isolant électrique 9 et un deuxième isolant électrique 10. Ces premier et deuxième isolants électriques 9, 10 empêchent le courant électrique alimentant la première électrode 11 et la deuxième électrode 12 d’atteindre le tube 8.

Les bords d’extrémité verticale 82 et 83 du tube 8 présentent une surface courbée formant une cuvette de telle sorte que la partie médiane de ces bords d’extrémité verticale, sur toute la dimension longitudinale de l’élément chauffant, est plus proche des éléments résistifs 13. Cette courbure des extrémités verticales 82 et 83 permet de rapprocher l’une de l’autre les parois principales 88 en opposition du tube 8, ces parois principales étant adjacentes aux bord d’extrémité verticale 82, 83. On comprend que la courbure des bords d’extrémité verticale 82, 83 est accentuée, par pliage, lorsque les différents composants de l’élément chauffant, parmi lesquels l’éléments résistifs 13, les électrodes 11, 12 et les isolants électriques 9, 10, sont insérés dans le tube 8, le rapprochement des parois principales 88 l’une de l’autre permettant de serrer l’un contre l’autre les composants au sein du tube 8.

La illustre une vue éclatée des éléments résistifs 13, des première et deuxième électrodes 11, 12 et des premier et deuxième isolants électriques 9, 10, préalablement au brasage à froid des composants à l’intérieur du tube.

Un premier revêtement 15 est déposé sur une première face 16 de chaque isolant électrique, et notamment tel qu’illustré sur la sur une première face 16 du premier isolant électrique 9. La première face 16 d’un isolant électrique est la face de cet isolant électrique destinée à être directement en regard de l’électrode correspondante, à savoir la première électrode 11 lorsque l’on parle de la première face 16 du premier isolant électrique 9 et la deuxième électrode 12 lorsque l’on parle de la première face 16 du deuxième isolant électrique 10. Il convient de noter que dans la représentation schématique illustrée, la première face 16 du deuxième isolant électrique 10 n’est pas visible mais que cette première face 16 du deuxième isolant électrique 10 comprend, à l’instar du premier isolant électrique 9, un premier revêtement 15.

Il convient de noter que le premier revêtement 15 peut, dans un mode de réalisation alternatif, être déposé sur une face externe 20 de la première électrode 11 et/ou de la deuxième électrode 12, c’est-à-dire la face directement en regard de la première face 16 du premier isolant électrique 9 et/ou du deuxième isolant électrique 10, sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

Dans le mode de réalisation représenté par la , l’isolation des première et deuxième électrodes 11, 12 est assurée par le premier et le deuxième isolant électrique 9, 10, qui sont respectivement formés par une couche d’isolant plane de dimensions sensiblement égales à celles de l’électrode correspondante. Il convient de noter que dans un mode de réalisation alternatif, l’isolation des première et deuxième électrodes 11, 12 peut être assurée par un unique isolant électrique formant une gaine entre le tube et les électrodes.

Chaque isolant électrique 9, 10 présente également une deuxième face 17, opposée à la première face 16 et destinée à être en regard du tube 8, étant notée que la deuxième face du premier isolant électrique 9 est ici non visible. Un deuxième revêtement 18 est déposé sur la deuxième face 17 des premier et deuxième isolants électriques 9, 10.

Les première et deuxième électrodes 11, 12 présentent une face interne 19 destinée à être en regard des éléments résistifs 13 et une face externe 20, opposée à la face interne 19 et destinée à être en regard de l’isolant électrique correspondant. Plus particulièrement, la face externe 20 de la première électrode 11 est destinée à être en regard du premier isolant électrique 9 tandis que la face externe 20 de la deuxième électrode 12 est destinée à être en regard du deuxième isolant électrique 10. Sur les face internes 19 des première et deuxième électrodes 11, 12, un troisième revêtement 21 peut être déposé s’il est également recherché de générer une couche polymérisée entre les éléments résistifs et les électrodes. Sur les faces externes 20 des première et deuxième électrodes 11, 12, un quatrième revêtement 22 peut également être déposé pour former, avec le premier revêtement 15, une couche polymérisée entre un isolant électrique et l’électrode directement en regard de cet isolant électrique.

Le premier isolant électrique 9 et le deuxième isolant électrique 10 sont formés d’alumine, également connue sous l’appellation d’oxyde d’aluminium de formule Al₂O₃.

Le premier revêtement 15, destiné à former une couche polymérisée entre un isolant électrique et une électrode, est avantageusement formé de cuivre déposé sur une épaisseur comprise entre 5 et 30 microns.

Il est à noter que, dans le cas où les première et deuxième électrodes 11 et 12 présentent, tel que visible sur la , le quatrième revêtement 22, ladite couche polymérisée est formée du premier revêtement 15 et du quatrième revêtement 22. Ce quatrième revêtement 22 est formé d’un alliage aluminium-zinc, qui présente une forte compatibilité avec le cuivre formant le premier revêtement 15. Cette compatibilité permet de former une couche polymérisée liant efficacement l’isolant électrique et l’électrode.

Le deuxième revêtement 18, destiné à former une couche polymérisée entre un isolant électrique et le tube, est à l’instar du premier revêtement 15, formé de cuivre. Là encore, le cuivre peut être déposé sur une épaisseur comprise entre 5 et 30 microns.

Dans un procédé de fabrication de l’invention, une étape de dépôt consiste à disposer un revêtement sur un des composants de l’élément chauffant. Une première étape de cette étape de dépôt peut consister en le dépôt d’une couche du premier revêtement 15 sur la face externe 20 de la première électrode 11 et/ou de la deuxième électrode 12 ou sur la première face 16 du premier isolant électrique 9 et/ou du deuxième isolant électrique 10. Une deuxième étape de cette étape de dépôt peut consister en le dépôt d’une couche du deuxième revêtement 18 sur la deuxième face 17 du premier isolant électrique 9 et du deuxième isolant électrique 10.

Il est à noter que dans une étape additionnelle de l’étape de dépôt le troisième revêtement 21 tel que précédemment évoqué peut être déposé sur la face interne 19 de la première électrode 11 et/ou de la deuxième électrode 12. Dans un mode de réalisation alternatif dans lequel les éléments résistifs 13 ne présentent pas de paroi métallique 14, ce troisième revêtement 21 peut également être déposé sur un desdits éléments résistifs 13.

Une fois les différents revêtements déposés, que ces étapes aient été successives ou simultanées, et tel que l’illustre la , le procédé de fabrication comporte une étape d’insertion des différents composants, empilés les uns sur les autres et avec des couches de revêtement telles qu’évoquées, au sein du tube 8. Plus particulièrement, les différents composants d’un élément chauffant sont insérés dans un des tubes 8 que comporte le corps de chauffe, les tubes 8 et les ailettes 6 étant brasés ensemble à haute température alors que les tubes sont vides. On forme ainsi dans un premier temps une structure de corps de chauffe, sans éléments résistifs, électrodes ou isolant à l’intérieur des tubes. Cet agencement des opérations permet notamment de réaliser une opération de brasage des ailettes sur les tubes à haute température, c’est-à-dire à plus de 600°, pour s’assurer que les ailettes avec leur forme ondulée soient bien solidarisées sur la face externe du tube.

Tel que cela va être précisé ci-après, on distingue ainsi dans le procédé de fabrication une opération de brasage dit à chaud, c’est-à-dire à des températures de four de l’ordre d’au moins 600°C, qui permet la fixation des éléments radiants destinés à être en travers du passage d’air entre les tubes, et une opération de brasage dit à froid, c’est-à-dire des températures de four inférieures à 300°C, qui permet la formation de couches polymérisées interdisant la présence d’air entre des composants au sein du tube. Il est particulièrement intéressant de découpler ces opérations et de pouvoir gérer la température de brasage, notamment pour ne pas imposer aux composants présents dans le tube des températures de brasage trop élevées qui pourraient modifier leur caractéristiques physiques et notamment la capacité résistive des éléments chauffants.

Les différents composants d’un élément chauffant sont ainsi empilés les uns avec les autres selon un axe d’empilement sensiblement parallèle à la direction transversale T, et cet empilement est réalisé de telle sorte que l’ensemble des composants d’un élément chauffant, c'est-à-dire les premier et deuxième isolants électriques 9, 10, les première et deuxième électrodes 11, 12 ainsi que les éléments résistifs 13, puisse être introduit dans l’un des tubes disponibles dans la structure de corps de chauffe préalablement obtenue par brasage à chaud, par l’ouverture prévue au niveau de l’extrémité longitudinale 81 du tube 8.

Cette insertion dans le tube 8 se fait, tel qu’illustré par la , dans une direction d’insertion 25 sensiblement parallèle à la direction longitudinale L. Il est à noter que les dimensions du logement prévu dans le tube 8 et notamment la dimension selon la direction longitudinale L permet d’introduire les composants dans le tube 8 de sorte que seulement les extrémités des première et deuxième électrodes 11, 12 formant les languettes de connexion dépassent du tube 8 lorsque les composants entrent en butée avec une paroi de fond du tube 8 opposée à l’extrémité longitudinale 81 du tube.

Cette étape d’insertion des composants dans un des tubes 8 de la structure de corps de chauffe peut être suivie d’une étape de déformation du tube 8 correspondant.

L’étape de déformation constitue une étape additionnelle de fabrication d’un corps de chauffe selon l’invention, qui a lieu entre l’étape d’insertion et une étape de polymérisation des revêtements. Cette étape de déformation du tube vise à réduire les dimensions du logement des différents composants une fois ceux-ci insérés dans le tube, pour les plaquer les uns contre les autres et contre les parois du tube, de manière à réduire mécaniquement au maximum les poches et passages d’air possible entre deux composants directement en regard. La déformation du tube consiste notamment en une déformation des bords d’extrémité verticale 82, 83, vers l’intérieur du tube 8, c’est-à-dire en rapprochant les bords d’extrémité verticale 82, 83 l’un vers l’autre.

Tel que cela a pu être précisé précédemment, il résulte de cette déformation un rapprochement des parois principales 88 du tube 8 et un plaquage, selon la direction transversale de l’empilement, des différents composants au sein du tube les uns contre les autres.

Au cours d’une étape de polymérisation du procédé de fabrication, le tube 8 qui a été déformé de manière à enserrer les autres composants de l’élément chauffant en son sein est placé dans un four configuré pour opérer un brasage à froid de chacun des revêtements présents entre les composants. On entend par brasage à froid un brasage pour lequel la température de travail du four est inférieure à 300°C. Plus particulièrement, c’est la structure du corps de chauffe dans son intégralité, avec l’ensemble des tubes et des ailettes déjà brasé à haute température, et avec chacun des tubes qui a été rempli par des composants de l’élément chauffant au cours de l’étape d’insertion, qui est insérée dans le four configuré pour opérer un brasage à froid. Tel que cela a pu être décrit précédemment, cette opération de brasage à froid des revêtements pour former des couches polymérisées est différent du brasage à plus haute température des ailettes 6 sur les tubes 8 pour former la structure de corps de chauffe.

Le brasage à froid des revêtements entraîne la formation de couches polymérisées. Plus particulièrement le brasage à froid du premier revêtement 15, du deuxième revêtement 18, et du troisième revêtement 21 entraîne la formation respective d’une première couche polymérisée 101, d’une deuxième couche polymérisée 102 et d’une troisième couche polymérisée 103. Tel que cela a pu être compris de ce qui précède, cette opération de brasage à froid reste avantageuse et dans le cadre de l’invention dès lors qu’au moins une couche de revêtement est transformée en une couche polymérisée au sein du tube.

La première couche polymérisée 101, formée par le premier revêtement 15, permet de lier physiquement le deuxième isolant électrique 10 à la première électrode 12 et le premier isolant électrique 9 à la deuxième électrode 12. Cette première couche polymérisée 101 permet de faire transiter les calories récupérées par les première et deuxième électrodes 11, 12 au contact des éléments résistifs en direction des premier et deuxième isolants électriques 9, 10, essentiellement par conduction, étant entendu qu’un tel transfert par conduction augmente la performance thermique du transfert de chaleur depuis une électrode 11, 12 vers l’isolant électrique 9, 10 directement en regard par rapport à une transmission de calories par convection.

La deuxième couche polymérisée 102, formée par le deuxième revêtement 18, permet de lier physiquement les premier et deuxième isolants électriques 9, 10 au tube 8, et plus particulièrement à la surface interne du tube 8 délimitant le logement pour les composants de l’élément chauffant au sein du tube. A l’instar de la première couche polymérisée, la deuxième couche polymérisée 102 permet un transfert des calories par conduction entre chaque isolant électrique 9, 10 et le tube 8.

La troisième couche polymérisée 103, formée par le troisième revêtement 21, permet de lier physiquement les éléments résistifs 13 aux première et deuxième électrodes 11, 12. Là encore, la troisième couche polymérisée 103 permet de favoriser le transfert des calories générée par un élément résistif 13 vers une électrode 11, 12 directement en regard, en s’assurant qu’aucune poche ou passage d’air n’est présent entre ces deux composants et que le transfert de calories se fait par conduction.

L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite, atteint bien les buts qu’elle s’était fixée, et permet de proposer un corps de chauffe pour radiateur électrique au sein duquel le contact entre les composants voisins d’un élément chauffant est augmenté par la formation de couches polymérisées entre ces différents composants, ce qui permet de ne pas être impacté par des défauts de fabrication, et notamment de planéité ou de rugosité, de ces composants. Des variantes non décrites ici pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que, conformément à l’invention, elles comprennent un corps de chauffe dans lequel les éléments chauffants présentent au moins une couche polymérisée obtenue par brasage à froid pour lier physiquement entre eux deux composants constitutifs de l’élément chauffant.

Claims (10)

1. Corps de chauffe (2) pour radiateur électrique (1) destiné à être traversé par un flux d’air et comportant une pluralité de tubes (8) disposés les uns à côtés des autres et s’étendant selon une direction d’allongement principale (L), chaque tube (8) comprenant au moins un élément résistif (13), une première électrode (11), une deuxième électrode (12) et au moins un isolant électrique (9,10) agencés entre la première électrode (11) et/ou la deuxième électrode (12) et la paroi intérieure du tube (8), l’élément résistif (13) étant en prise entre la première électrode (11) et la deuxième électrode (12), chacune des première électrode (11) et deuxième électrode (12) présentant une face interne (19) directement en regard de l’au moins un élément résistif (13) et une face externe (20) opposée à la face interne (19), l’au moins un isolant électrique (9,10) présentant une première face (16) directement en regard de la face externe (20) de la première électrode (11) et/ou de la deuxième électrode (12) et une deuxième face (17) opposée à la première face (16) et directement en regard du tube (8), au moins une électrode (11, 12) ou un isolant électrique (9,10) étant lié au composant dont il est directement en regard par une couche polymérisée (101, 102, 103) obtenue par un brasage à froid.
2. Corps de chauffe (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’au moins la première face (16) et/ou la deuxième face (17) de l’au moins un isolant électrique (9,10) est liée par une couche polymérisée (101, 102) à l’élément directement en regard de l’au moins la première face (16) et/ou de la deuxième face (17), ladite couche polymérisée (101, 102) étant obtenue par un brasage à froid.
3. Corps de chauffe (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première face (16) de l’au moins un isolant électrique (9,10) est liée à la face externe (20) de la première électrode (11) et/ou de la deuxième électrode (12) par une première couche polymérisée (101) et la deuxième face (17) dudit au moins un isolant électrique (9,10) est liée au tube (8) par une deuxième couche polymérisée (102), les première et deuxième couches polymérisées (101, 102) étant obtenues par un brasage à froid.
4. Corps de chauffe (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première couche polymérisée (101) est formée d’au moins un matériau constitutif de la première électrode (11) et/ou de la deuxième électrode (12).
5. Corps de chauffe (2) selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la deuxième couche polymérisée (102) est formée d’au moins un matériau constitutif de l’au moins un isolant électrique (9,10).
6. Corps de chauffe (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément résistif (13) est lié à la face interne (19) de la première électrode (11) et/ou de la deuxième électrode (12) par une troisième couche polymérisée (103) obtenue par un brasage à froid.
7. Corps de chauffe (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’élément résistif (13), la première électrode (11) et/ou la deuxième électrode (12) et l’au moins un isolant électrique (9,10) forment un ensemble monobloc.
8. Corps de chauffe (2) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la troisième couche polymérisée (103) est formée d’au moins un matériau constitutif de la première électrode (11) et/ou de la deuxième électrode (12).
9. Procédé de fabrication d’un corps de chauffe (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque couche polymérisée (101, 102, 103) est obtenue à partir d’un revêtement (15, 18, 21) brasé à froid, le procédé de fabrication mettant en œuvre :
   - au moins une étape de dépôt dans laquelle le revêtement (15, 18) est déposé sur une face d’un composant de l’élément chauffant parmi la première électrode (11), la deuxième électrode (12) ou un isolant électrique (9,10),
   - au moins une étape d’insertion dans laquelle au moins l’élément résistif (13), la première électrode (11) et la deuxième électrode (12) et l’au moins un isolant électrique (9,10) sont introduits dans le tube (8),
   - au moins une étape de polymérisation dans laquelle le tube (8) est introduit dans un four configuré pour opérer un brasage à froid du revêtement (15, 18).
10. Installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, comprenant au moins un dispositif de ventilation apte à forcer la circulation d’un flux d’air à travers l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et un radiateur électrique (1) comprenant un corps de chauffe (2) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 8.