Brevet FR2275103A1 — publié le 19760109

La présente invention a pour objet l'amélioration du fonctionnement des appareils de chauffage électrique, essentiellement ceux alimentés en courant alternatif en vue d' éli- miner le courant de fuite. Les appareils de chauffage électrique sont généralement de deux types quant à leur façon de transmettre les calories par effet Joule å l'ambiance. - Les convecteurs qui sont aussi les plus répandus, et qui transmettent leurs calories par l'échauffement de l'air qui circule autour et dans l'appareil. - Les radiateurs, encore peu développés commercialement, qui chauffent par rayonnement infra-rouge en portant une paroi ayant un bon pouvoir émissif dtinfra-rouge, à une certaine température. On peut également concevoir un appareil combinant les deux effets et où une partie des calories est transmise à l'ambiance par rayonnement infra-rouge et une partie par convection. Pour fabriquer un appareil combinant rayonnement et convection, il est nécessaire : - de chauffer de façon uniforme et la plus élevée possible en fonction des matériaux utilisés et du confort que l'on désire obtenir, la face avant de l?appareil. - permettre une certaine circulation d'air dans l'appareil. Ce résultat peut être obtenu en appliquant ox*re la face avant de l'appareil un élément chauffant qui aura la particularité de chauffer sur toute la surface. Toutefois, il peut se créer un courant de fuite, d'origine capacitive, supérieur à la valeur admise par les autorités nationales et internationales en matière de sécurité des appareils de chauffage électrique. L'invention consiste à éviter les courants de fuite créés par effet capacitif dans les appareils utilisant des corps de chauffe à grande surface de dissipation. Ce corps de chauffe pourrait être du type suivant - tissu chauffant constitué d'un support textile enduit ou imprégné de matière conductrice, - tissu chauffant constitué de fibres conductrices, circuit imprimé, - feuille conductrice de courant découpée ou non en forme de labyrinthe de façon à à allonger le circuit électrique, - tout autre système ou élément permettant une diffusion uniforme des calories produites. L'inconvénient d'un tel système, si l'appareil est alimenté en courant alternatif, est de créer un courant capacitif dans l'appareil de chauffage et ce, surtout dans la face avant de l'appareil qui est en contact ou à proximité de ltéldment chauffant. Bn effet, le courant capacitif de fuite a en première approximation la valeur s I I. = moyen ou Zc = ~~~~ uite c C soit Ifuite = CtAJ 3moyen E moyen = la tension moyenne de l'élément chauffant par rapport à la tension de référence des parties métalliques de l'appareil. Dans la majorité des cas, cette tension de référence sera celle de la masse ou du fil neutre. # = 2 # f où f est la fréquence du circuit d'alimentation. C = 0,OSB42 K d JU /u Farads (formule donnant la capacité entre 2 surfaces planes et parallèles) où : K = constante électrique du (ou des) matériau(x) intercalé entre l'élément chauffant et la partie métallique; S = surface de l'élément chauffant; d = distance entre l'élément chauffant et la partie métal lique de l'appareil. Exemple Soit un appareil dont la face avant est une tôle métallique de I m2. Le corps de chauffe est constitué d'un tissu chauffant constitué d'un tissu de verre imprégné de matière conductrice. Des électrodes alimentées en 220 Volts, 50 Hz appli quées aux deux lisières du tissu servent & distribuer le courant de façon uniforme dans le tissu chauffant. Du papier imprégné de résine est intercalé entre le tissu chauffant et la tôle métallique pour isoler la tôle métallique du tissu chauffant (épaisseur 0,2 mm). La valeur K, constante diélectrique du papier : = 7. 10,000 cm C = 0,08842 x 7 x 10.000 cm F (ou 10-12 F) 0,02 cm = 0,309 P F (ou 0,309 . I0-6 F) E moyen dans ce cas où l'alimentation se fait entre phase et neutre est de 2 soit 110 Volts. 2 d'où Ifuite = 10,67 m A Cette valeur est supérieure à la valeur admise de 5 m A dans la majorité des pays. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description et des dessins annexés dans lesquels La Fig. 1 montre schématiquement en coupe une vue d'un corps de chauffe dans un appareil de chauffage. La Fig. 2 donne en coupe une variante de réalisation. Pour éviter le courant de fuite par effet capacitif, l'invention consiste en un corps de chauffe qui comporte au moins une face isolée électriquement par un rev8tement 1 possédant de bonnes qualités émissives dtinfra-rouge en vue d'un chauffage par rayonnement, l'autre face étant constituée par ltélément chauffant en contact direct avec l'ambiance en vue d'un chauffage par convection, l'ensemble étant isolé électriquement vis-à-vis des parties conductrices 6 d'un appareil dans lequel il se place, la face rayonnante se disposant vers l'extérieur. Suivant une variante, le corps de chauffe comporte un élément chauffant 4 plan, s' étendant sur toute la surface du corps de chauffe, et appliqué, par l'intermédiaire d'une couche diélectrique 3 sur un support métallique 2 revêtu sur son autre face d'une couche isolante 1 possédant de bonnes qualités de rayonnement infra-rouge, ltélément chauffant recevant les connexions nécessaires à son alimentation, l'ensemble étant isolé électriquement sur sa périphérie, par un joint 5, des parties conductrices 6 de l'appareil dans lequel il se place. De la sorte on aura isolé ou supprimé la source principale et sensible du courant de fuite capacitif. De plus, comme la majorité des matériaux qui sont isolants électriques et qui peuvent être utilisés pour recevoir la face avant de l'appareil sont également de bons émetteurs d'infra-rouge; l'expérience a montré que le rendement thermique par infra-rouge de ltappareil est dans ce cas amélioré. Exemple de réalisation (voir figure N" 1). 1 = Isolant de surface servant à éviter un contact de l'usager avec la tôle avant de l'appareil, par exemple : - tissu de verre collé sur papier d'amiante, - fin panneau d'amiante-ciment comprimé et auto clavé, - fin panneau de silice agglomérée. 2 = Tôle métallique, par exemple - acier, - aluminium. 3 = Isolant électrique entre l'élément chauffant et la tôle, par exemple - papier imprégné, - tissu ou mat de verre, - film plastique polyester, PTFE... - mica. 4 = Elément chauffant : - tissu de verre imprégné ou enduit d'un liant mélangé à une matière conductrice (graphite, poudre métallique..), - feuille métallique découpée en chicane pour allonger le circuit électrique, - circuit imprimé. 5 = Isolant électrique placé sur le pourtour du corps de chauffe de façon à l'isoler des autres parties métalliques de l'ap pareil 6. Les éléments peuvent être rendus solidaires soit par collage, soit par pression mécanique exercée par un ou des matériau(x) appuyant sur l'élément chauffant. A la Fig. 2 il est montré une variante de réalisation, suivant laquelle un élément chauffant plan 4 est pourvu sur sa face externe d'un revêtement 1 possédant de bonnes qualités émissives dtinfra-rouge en vue d'un chauffage par rayonnement, l'autre face de l'élément chauffant 4 est au contact direct avec l'air ambiant en vue d'un chauffage par convection, et ce par circulation d'air dans appareil 6, le corps chauffant ainsi constitué étant cohérent et de bonne résistance mécanique tout en étant isolé électriquement de l'appareil 6 par un joint 5 et éviter le courant de fuite par effet capacitif. L'on comprend que l'élément chauffant peut être constitué d'un corps de chauffe conçu de façon qu'au moins 20 ffi de la surface dans laquelle est inscrit le corps de chauffe appliqué sur la surface métallique soit chauffante par effet Joule. Ainsi, suivant l'invention on évite les courants de fuite tout en améliorant le rendement thermique par infrarouge. L'invention a été décrite et illustrée à simple titre indicatif et nullement limitatif et il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à sa réalisation sans s'écarter de son esprit. R E V S N D I CATI ONS. 1. Corps de chauffe comportant un élément chauffant caractérisé en ce qu'il comporte au moins une face isolée électriquement par un revêtement possédant de bonnes qualités émissives dtinfra-rouge en vue d'un chauffage par rayònnement, l'autre face étant constituée par l'élément chauffant en contact direct avec l'ambiance en vue d'un chauffage par convection, l'ensemble étant isolé électriquement vis-à-vis des parties conductrices d'un appareil dans lequel il se place, la face rayonnante se disposant vers l'extérieur. 2. Corps de chauffe suivant 1 caractérisé en ce qu'il comporte un élément chauffant plan s'étendant sur toute la surface du corps de chauffe, et appliqué, par l'intermé- diaire d'une couche diélectrique sur un support métallique revêtu sur son autre face d'une couche isolante possédant de bonnes qualités de rayonnement infra-rouge, ltélément chauffant recevant les connexions nécessaires à son alimentation, l'ensemble étant isolé électriquement sur sa périphérie, par un joint, des parties conductrices de l'appareil dans~lequel il se place. 3. Appareil de chauffage électrique caractérisé en ce qutil comporte comme corps de chauffe un tissu chauffant appliqué sur une surface métallique isolée électriqueaent des autres parties métalliques de l'appareil, la dite surface métallique étant également recouverte d'un matériau isolant électrique sur la face externe de l'appareil. 4. Appareil tel que décrit en 3, dans lequel l'élé- ment chauffant est un corps de chauffe conçu de telle façon qu'au moins 20 % de la surface dans laquelle est inscrit le corps de chauffe appliqué sur la surface métallique soit chauffante par effet Joule.