Brevet FR2397765A1 — publié le 19790209

La présente invention concerne un élément chauffant éec- trique, notamment pour convecteur de chauffage domestique. Les éléments connus de ce genre comprennent généralement une résistance électrique de chauffage associée a un corps de chauffe conducteur et diffuseur de la chaleur. La résistance est une résistance blindée, c'est-a-dire logée dans un tube en acier, en général inoxydable, et noyée dans un matériau d'isolation électrique qui remplit le tube Le corps de chauffe conducteur et diffuseur, réalisé le plus souvent en alliage léger, est dlordi- naire en deux parties assemblées autour de la résistance blindée, l'assemblage s'effectuant par rivetage, ou par soudure par points, ou par accrochage de pattes dans des trous. Ce genre de construction présente un certain nombre d'inconvénients liés au fait que l'existence d'une épaisseur d'acier à traverser par la chaleur, s'ajoutant à un contact d'interface plus ou moins bon avec le corps de chauffe, est a l'origine d'une résistance thermique importante entre la résistance électrique proprement dite et la surface diffusante du corps.L'écoulement de chaleur étant ainsi gent, si l'on veut conserver I'élément chauffant des dimensions raisonnables, on est obligé de porter la résistance blindée à une température relativement élevée Il en résulte des dilatations différentielles entre l'acier du blindage et l'alliage du corps qui provoquent des bruits désagréables et, surtout, qui détériorent la fixation de ce dernier et provoquent l'apparition de jeux qui viennent aggraver la gene & l'écoulement de la chaleur, de sorte que la résistance est de plus en plus mal refroidie et que l'on aboutit à une mise hors d'usage rapide de l'élément chauffant. Même en dehors de ces inconvénients, la présence du blin dàge est à ltorigine d'un retard thermique toujours indésirable. La solution consistant à su'mouler la résistance dans le métal du corps apporterait une amélioration de la fixation et probablement une suppression des bruits, mais elle est impraticable en raison de son prix de revient. La présente invention vise à réaliser un élément chauffant électrique qui soit exempt des inconvénients précités, en offrant notamment une bonne fiabilité, un fonctionnement silencieux et une température relativement basse de la résistance. Suivant l'invention, l'élément chauffant électrique, notamment pour convecteur de chauffage domestique, comprend une résistance électrique montée, par l'intermédiaire d'un matériau d'isolation électrique, dans un corps de chauffe conducteur et diffuseur de la chaleur, et il est caractérisé en ce que le corps de chauffe est un panneau métallique comportant un circuit tubulaire intégré dans ledit panneau, la résistance électrique étant disposée à l'intérieur de ce circuit tubulaire, et le matériau d'isolation étant en contact direct avec, d'une part, la résistance électrique et, d'autre part, le corps de chauffe. La suppression du blindage facilite l'écoulement de la chaleur en diminuant l'épaisseur de metal à traverser et en supprimant l'interface entre les deux métaux. I1 s'ensuit que l'été vation de température de la résistance est plus faible et que la chaleur obtenue est à moins haute température, condition d'un bon confort. Il s'ensuit également une diminution importante de l'inertie thermique de l'appareil. D'autre part, l'absence d'un second métal évite les dilatations différentielles, donc les bruits et les dislocations de l'appareil. Le matériau d'isolation électrique peut etre, comme dans les résistances blindées, une matiere minérale pulvérulente telle que la magnésie tassée autour de la résistance dans le circuit tubulaire. Il peut aussi consister en perles en matériau isolant tel que la stéatite enfilées sur la résistance et venant en contact par leur périphérie avec le circuit tubulaire. Suivant une réalisation préférée de l'invention, le panneau métallique porte des ailettes obtenues par découpage et pliage du panneau. Le découpage des ailettes est avantageusement réalisé de maniere telle que les ailettes soient trapézoidales et que le bord de crête de chacune d'elles colncide sensiblement, avant pliage, avec la ligne de pliage d'une ailette voisine. On obtient ainsi, pour l'air, une section de passage maximale trans versalement aux panneaux. Si la puissance de chauffe le nécessite, le panneau peut comporter un certain nombre de nappes ailetées séparées les unes des autres par des parties rectilignes du circuit tubulaire, de manière à conserver une longueur raisonnable et à développer les dimensions du panneau dans une autre direction. Dans ce cas, le panneau peut avantageusement présenter des pliures pour situer les nappes ailetées dans des plans différents. On peut ainsi donner à l'ensemble de.l'élment chauffant un profil aérodynamique diminuant la perte de charge de l'air en mouvement. D'autres particularités de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : la figure 1 est une vue en coupe transversale, suivant I-I de la figure 3, d'une première réalisation d'un élément chauffant conforme à l'invention, la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1, la figure 3 est une vue longitudinale suivant III-III de la figure 1, les figures 4 et 5 sont des vues en coupe transversale analogues à la figure 1, dans des réalisations différentes, la figure 6 est une vue de détail représentant une réali- sation particulière du matériau d'isolation électrique. En référence aux figures 1 à 3, un élément chauffant conforme à l'invention comprend un corps de chauffe constitue d'un panneau 1 en alliage léger formé de deux nappes 2 situées de part et d'autre d'un circuit intégré tubulaire 3 réduit ici à un seul tube rectiligne. Un tel corps de chauffe peut être obtenu par exemple par laminage à froid de deux plaques appliquées l'une contre l'autre, ce qui a pour effet de les solidariser l'une de l'autre sauf en une région préservée par application d'un vernis et correspondant au tube. Cette région est ensuite reprise par tout moyen mécanique convenable pour obtenir un tube sensiblement cylindrique. Dans le tube 3 est disposée une résistance de chauffage o, sensiblement coaxiale au tube. L'espace entre la résistance 4 et le tube 3 est rempli d'un matériau d'isolation électrique 5 qui, dans l'exemple décrit, est de la magnésie fortement tassée. Le matériau 5 se trouve donc en contact direct avec d'une part la résistance 4 et d'autre part le tube 3. La résistance 4 sort, à ses extrémités, du corps de chauffe et se termine par des cosses de raccordement 6 (figure 3). Dans les nappes 2 sont pratiquées des ailettes trapézoldales 7 obtenues par découpage et pliage (figure 2). Le découpage est réalisé de telle façon qu'avant pliage le bord de crête 8 de chaque ailette coïncide sensiblement avec le bord de pliage 9 d'une ailette voisine (figure 2). Grâce à des pliures 11, les nappes 2 sont disposées dans des plans différents, suivant une forme générale en V, assurant de meilleures conditions aérodynamiques pour l'écoulement de l'air du bas vers le haut de la figure 1. En fonctionnement, la résistance 4 mise sous tension s'échauffe et transmet sa chaleur au corps de chauffe par le seul intermédiaire du matériau 5, d'abord au tube 3, puis aux nappes 2 et aux ailettes 7. L'écoulement facile de la chaleur fait que la résistance s'échauffe relativement peu et que l'air qui traverse l'élément chauffant est porté à une température peu élevée, compatible avec les normes habituelles de confort. L'excellent rendement d'échange permet de conserver des dimensions réduites à l'élément chauffant tout en dissipant un fbx de chaleur important, et sans atteindre une valeur trop élevée de la chaleur dégagée par unité de surface. L'absence d'une paroi intermédiaire en acier et de l'interface supplémentaire qu'elle implique confère également à l'appareil une très faible inertie thermique et un temps de réponse très court. La présence d'un métal (ou alliage) unique supprime les dilatations différentielles et, par conséquent, les bruits. On est egalement à l'abri des destructions mécaniques causées par ces dilatations, qui ont normalement pour effet d'amener la dislocation de l'appareil et sa mise au rebut prématurée. La transmission de chaleur est encore améliorée par la forme des ailettes, qui laisse une très grande section de passage à l'air dont l'écoulement est facilité. La forme aérodynamique de l'ensemble améliore encore cet écoulement. Sur la figure 4, on a représenté une autre réalisation de l'invention, qui comprend un circuit à deux tubes 12, 13. Les résistances 4 situées dans ces tubes sont reunies en bout par un pontage non représenté. La surface d'échange avec l'air est ici plus développée, en rapport avec la plus grande extension des résistances, et le panneau se divise en trois nappes ailetées 14, 15, 16, la nappe 15 étant elle-même divisée en deux demi-nappes par pliage. Sur la figure 5, on a représenté une autre forme de réalisation, disposée sensiblement suivant un plan, de faible encombrement, pour la réalisation de batteries de chauffe à nombreux éléments. Le panneau comporte encore trois nappes 14, 15, 16 séparées les unes des autres par des tubes 12, 13. Dans son principe, le fonctionnement de ces formes de réa- lisation est le même que celui précédemment decrit. En variante, le matériau d'isolation électrique peut consister en perles 17 de steatite (figure 6) ou de toute autre matière analogue. Ces perles sont enfilées sur la résistance b, et elles sont de forme généralement cylindrique pour venir au contact du tube 3. Ce contact peut être amélioré par une compression du tube 3 après montage. Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et que toute variante, par exemple dans la forme du corps de chauffe, ne saurait etre considérée comme échappant à son domaine. REVENDICATIONS I. élément chauffant électrique, notamment pour convecteur de chauffage domestique, comprenant une résistance électrique montée, par -l'intermédiaire d'un matériau d'isolation électrique, dans un corps de chauffe conducteur et diffuseur de la chaleur, caractérisé en ce que le corps de chauffe est un panneau métallique comportant un circuit tubulaire intégré dans ledit panneau, la resistance électrique étant disposée à l'intérieur de ce circuit tubulaire, et le matériau d'isolation électrique étant en contact direct avec d'une part la résistance électrique et d'autre part le corps de chauffe. 2. Elément conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau d'isolation électrique consiste en une matière minérale pulvérulente, telle que la magnésie, tassée autour de la résistance dans le circuit tubulaire. 3. Elément conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau d'isolation électrique comprend des perles en matériau isolant tel que la stéatite enfilées sur la résistance et venant en contact par leur périphérie avec le circuit tubulaire. 4. Elément conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le panneau métallique porte des ailettes obtenues par découpage et pliage du panneau. 5. élément conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le decoupage est tel que les ailettes soient trapézoïdales et que le bord de crête de chacune d'elle coïncide sensiblement, avant pliage, avec la ligne de pliage d'une ailette voisine. 6. Elément conforme à l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le panneau comporte un certain nombre de nappes ailetées séparées les unes des autres par des parties rectilignes du circuit tubulaire. 7. élément conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le panneau comporte des pliures pour situer les nappes ailetées dans des plans différents.