Brevet FR2590433A1 — publié le 19870522

La présente invention concerne un élément chauffant de sécurité destiné a être utilisé notamment dans une couverture chauffante. En général, ces couvertures sont constituées de tissus et de feuilles de mousse, comportant des canaux à travers lesquels circule un élément chauffant souple. La puissance électrique de l'element chauffant est calculée pour des conditions de fonctionnement bien précises qui nécessitent par exemple de maintenir la couverture a plat et sans plis. On sait en effet qu'a la suite d'un repli de la couverture sur elle-meme. par exemple en plusieurs épaisseurs, il se crée une accumulation de chaleur qui peut entrainer une destruction de cette couverture et provoquer un incident. Pour résoudre ces problèmes. on connait dans l'état de la technique un certain nombre de dispositifs permettant de contrôler la température de 1'1é- ment chauffant sur toute sa longueur, et en cas d'aanomalie, d'en interrompre l'alimentation. Ces dispositifs font presque tous appel à 1 exploitation d un courant " de fuite ' circulant å travers un isolant à coefficient de température variable, négatif ou positif, ou a fusion controlée. Ce courant de fuite est par exemple collecté par un ou deux fils conducteurs séparés de 1'é1é- ment chauffant par 1 isolant à coefficient de température variable ou à fusion contrôlée, et, est ensuite utilisé pour assurer la coupure de 1 alimentation de l'élément chauffant. Cependant, tous ces dispositifs présentent un certain nombre d inconvénients notamment au niveau de leur coût de fabrication, de leur fiabilité. et de leur encombrement. Le but de 1 inventlon est donc de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus en proposant un élé- ment chauffant de sécurité qui soit simple. fiable et dont le prix de revient soit relativement faible. A cet effet, 1 inventlon a pour objet un élément chauffant de sécurité destiné à etre utilisé notamment dans une couverture chauffante. caractérisé en ce qu'il comporte deux résistances de chauffage de valeurs à peu prés égales, connectées en série, bobinées autour d'une àme centrale et séparées par une matière isolante thermovariable de detection d'un échauffement anormal dudit élément et des moyens de coupure de l alimentation desdites résistances de chauffage en réponse à la détection d un échauffement anormal dudit élément chauffant par ladite matière isolante thermovariable. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre. donnée uniquement a titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l représente un élément chauffant selon l'invention: - la Fig.2 représente un schéma électrique illustrant le fonctionnement normal d'un premier mode de réalisation d un élément chauffant selon l'inven- tion: - la Fig.3 représente un schéma électrique illustrant le fonctionnement de l'élément chauffant de la Fig.2 en cas d'échauffement anormal de celui-ci. - la Fig.4 représente un schéma électrique illustrant le fonctionnement normal d'un second mode de réalisation d'un élément chauffant selon l'inven- tion; et - la Fig.5 représente un schéma électrique illustrant le fonctionnement de l'élément chauffant de la Fig.4 en cas d'échauffement anormal de celui-ci. Ainsi qu'on peut le voir sur la Fiv.1, l'é- lément chauffant de sécurité selon l'invention comporte une àme centrale 1, par exemple en coton. autour de laquelle est bobinée une première résistance de chauffage 2. Une seconde résistance de chauffage 3 est bobinée coaxialement et en sens inverse à la première résistance, sur une matière isolante thermovariable 4 séparant lesdites premiére et seconde résistances. Un isolant extérieur 5 par exemple en PVC 105 entoure l ensemble de ces composants. Ainsi qu'on peut le voir sur la Fig.2. les première et seconde résistances sont connectées en série à une source d'alimentation. un fusible 6 étant également connecté en série avec ces résistances 2 et 3. Ainsi qu'on peut le voir. la matière isolante thermovariable 4 sépare les première et seconde résistances. Dans le cas représenté sur la Fig.2. le courant circulant dans la ligne d'alimentation est egal a In = U/ R2 + R3 avec - U : tension d'alimentation - R2 valeur de la résistance 2; et - R3 valeur de la résistance 3. Si par suite d'un repli de la couverture chauffante ou pour toute autre cause, la température de l'élément chauffant atteint une valeur anormalement élevée, la matière isolante thermovariable 4 devient plus ou moins conductrice et met en liaison électrique les parties des résistances en regard, au point E où se produit cet échauffement (Fig.3). Ceci a pour effet de shunter une partie de la premiere résistance et uné partie de la seconde résistance et donc d'augmenter le courant circulant dans la ligne d'alimentation. Si les deux résistances sont de valeurs a peu pres égales, ce courant sera égal au double (2.In) du courant circulant normalement dans la ligne permettant ainsi au fusible 6 de couper rapidement l'alimentation de ces résistances avant qu'un incident majeur ne se produise. Il va de soi que des dispositifs autres que le fusible, peuvent être utilisés pour couper l'alimentation des résistances a la détection d'une surin tensité dans l'alimentation, provoquée par ladite ma tière isolante thermovariable en réponse à un échauffement anormal dudit élément chauffant. Ainsi par exemple, des disjoncteurs de type connu peuvent être utilisés. Il va de soi également que Si différentes puissances de chauffe sont utilisées, les moyens de coupure de l'alimentation desdites résistances seront adaptés aux nouvelles surintensités provoquées par la nouvelle puissance dissipée par ces résistances. Cette matière isolante thermovariable peut par exemple etre constituée par une matière isolante a coefficient de température négatif telle que le polyéthylène basse densité. Cependant, cette matière isolante thermovariable peut également etre constituée par une matière à fusion contrôlée de type connu. Enfin, et ceci pour des raisons de securité. il peut être envisage de placer deux fusibles de même calibre en série avec les résistances. Suivant un second mode de réalisation de l'élément chauffant selon l'invention, représente sur les Fig. 4 et 5. un circuit comportant deux résistances 7 et 8 connectées en série, est branché en parallele sur les resistances de chauffage 2 et 3, séparées par la matière isolante thermovariable 4. Les résistances 7 et 8 ont avantageusement les mêmes valeurs que les résistances 2 et 3, respectivement, de sorte qu'en fonctionnement normal, le pont constitué par ces quatre résistances est à 1' é- quilibre et que la tension VAB représentant la différence de potentiel entre les points milieux A et B de chaque branche respectivement, est égale à 0. Si les résistances de chauffage 2 et 3 ont des valeurs égales mais que lors de leur bobinage on décale par exemple les spires de chacune d'entre elles pour qu'elles présentent toujours une résistance dif férente lorsque l'on relie deux points de celles-ci en regard, il apparait une différence de potentiel VAS entre les points milieux de chaque branche de ce pont, à la détection d'un échauffement anormal de l'élément chauffant par ladite matière isolante thermovariable. En effet, les résistances 7 et 8 ayant des valeurs fixes, la tension au point milieu A de cette branche du pont est également fixe. Cependant, les résistances 2 et 3 bien qu'ayant des valeurs globales égales, sont bobinées de maniére que lorsque la matière isolante thermovariable 4 relie deux points de celles-ci en regard, par exemple en E, à la suite d'un échauffement anormal de l'élément chauffant, la tension en B n'est jamais égale à la tension en A, de sorte qu'un échauffement anormal de l'élément chauffant détecté par la matière isolante thermovariable, provoque toujours l'apparition d'une différence de potentiel entre A et B. Des moyens de détection de cette différence de potentiel, tels que par exemple un relais, sont connectés entre les points A et B pour couper l'ali- mentation des résistances de chauffage à la détection de cette différence de potentiel provoquée par la détection d'un échauffement anormal de l'élément chauffant par la matière isolante thermovariable. L'élément chauffant de sécurité selon l'invention trouve donc son application plus particulièrement dans les couvertures chauffantes, les chauffematelas, les coussins chauffants, les ceintures chauffantes, etc... REVENDICATIONS 1. Elément chauffant de sécurite destiné à être utilisé notamment dans une couverture chauffante, caractérisé en ce qu'il comporte deux résistances de chauffage (2, 3) de valeurs à peu près égales, connectées en série, bobinées autour d'une âme centrale (1) et séparées par une matière isolante thermovariable (4) de détection d'un échauffement anormal dudit élement chauffant et des moyens de coupure (6) de l'alimentation desdites résistances (2,3) de chauffage en réponse a la détection d'un échauffement anormal dudit élément chauffant par ladite matiere isolante thermovariable (4). 2. Elément chauffant selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites résistances de chauffage (2,3) sont bobinees coaxialement et en sens inverse autour de l'âme centrale (1). 3. Elément chauffant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière isolante thermovariable (4) est constituée d'une matière isolante a coefficient de température négatif. 4. Elément chauffant selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière isolante à coefficient de température négatif est constituée de po lyéthyléne basse densité. 5. Elément chauffant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière isolante thermovariable (4) est constituée d'une matière isolante à fusion contrôlée. 6. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de coupure de l'alimentation desdites ré sistances de chauffage sont constitués par des moyens de coupure en réponse a la détection d'une surintensité dans l'alimentation desdites résistances (2,3). 7. Elément chauffant selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de coupure de l'alimentation desdites résistances sont constitués par au moins un fusible (6). 8. Elément chauffant selon les revendications 1 à 5. caractérisé en ce que les moyens de coupure de l'alimentation desdites résistances de chauffage sont constitues par des moyens de coupure en réponse a la détection d'une différence de potentiel (VA8) entre les points milieux de deux branches en parallèle d'un pont, constituées, l'une, par les résistances de chauffage (2.3) et l'autre, par deux résistances (7,8) en série. 9. Elément chauffant selon la revendication 8, caractérisé en ce que les résistances de chauffage (2,3) sont bobinées de manière qu'elles présentent toujours une résistance différente lorsque deux points de celles-ci en regard sont reliés.