Brevet FR2620800A1 — publié le 19890324

"Dispositif de chauffage électrique par rayonnement" La présente invention a pour objet un dispositif de chauffage électrique par rayonnement et notamment par rayonnement infrarouge, se composant d'un boitier relativement plat, comportant une face avant émettrice du rayonnement, une face arrière réfléchissante sensiblement parallèle à la face avant, ainsi que des faces latérales, d'une résistance électrique placée à l'intérieur du boîtier et d'un isolant thermique remplissant la partie interne de celui-ci. De tels dispositifs de chauffage qui permettent de diffuser la chaleur, notamment par le rayonnement infrarouge, sont largement répandus dans tous les bâtiments à usage industriel; agricoles, tertiaires, d'habitation ou autres. Ils permettent d'obtenir d'excellents résultats pour une dépense énergétique relativement faible, dans tous les cas où l'objet ou le sujet à chauffer se trouve dans le faisceau émis par le dispositif. Pour améliorer les dispositifs décrits ci-dessus, on a tenté d'utiliser le fait que l'intensité du rayonnement émis est fonction de la surface émettrice de la face avant du boîtier, et cherché à augmenter cette surface ; dans ce but, on a pensé à la rendre rugueuse par adjonction de sable de silice fixé à l'aide d'une colle ou d'un film de chlorure de poly vinyle rendu rugueux par moulage. En effet, la présence de ces rugosités est de nature à augmenter notablement la surface efficace de la face avant et donc, d'améliorer les performances des dispositifs. Parmi les dispositifs susmentionnés, ceux décrits dans les brevets français n' 84 03 474 et 85 02 059 se sont avérés particulièrement intéressants. Cependant, malgré leurs avantages certains, les dispositifs décrits ci-dessus, tels qu'ils sont actuellement proposés sur le marché, ne sont pas de nature à donner entière satisfaction, étant donné que l'on se heurte à des pertes notables d'énergie, par suite de réflexions indésirables vers l'intérieur du boîtier et de pertes par la face arrière de celui-ci qui s'échauffe fortement ; de plus, les appareils actuellement disponibles ont un boîtier entièrement métallique : il en résulte des pertes de chaleur non négligeables provenant du pont thermique existant entre la face avant et la face arrière par suite de la liaison et du contact des deux pièces métalliques formant le boîtier. Un autre inconvénient des dispositifs susmentionnés classiques est lié au fait que l'échauffement de la face avant émettrice du rayonnement est, en fait, très lent et encore freiné par suite de la présence de colle, de sable, d'un isolant électrique entre la résistance et la face avant1 voire d'un revêtement de peinture appliqué à l'extérieur de cette surface pour de simples raisons d'esthétique. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de chauffage électrique par rayonnement du type cidessus dans lequel les pertes d'énergie se trouvent réduites au maximum et le temps de réchauffement de la face avant, considérablement diminué. A cet effet, l'invention concerne un dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier en un matériau synthétique dont la face avant est intimement liée à la résistance électrique. Parmi les matériaux synthétiques particulièrement avantageux dans le cadre de l'invention, pour la fabrication de la face avant, on peut citer des composites nouveaux en fibres de carbone, en polyester ou époxyde renfermant les particules de carbone. Ce dernier matériau offre, à la fois, les avantages d'un isolant électrique (pour polyesters et époxydes) et d'un corps absorbant la chaleur (carbone). Selon l'invention, la résistance peut être reliée à la face avant au moyen d'une colle notamment noire ou métallisée de manière à favoriser l'échauffement de la face avant, ou encore, peut être noyée dans cette face avant, lors de son extrusion ou fabrication ; dans tous les cas, la configuration conforme à l'invention permet d'éviter la nécessité de mettre en place un isolant électrique entre la face avant du boîtier et la résistance, permettant, par suite, d'accélérer dans une large mesure, l'échauffement de la face avant. Selon une autre caractéristique de l'invention, les faces latérales du boîtier définissent un cadre à section en forme de F comportant des branches sur lesquelles sont respectivement collées la face avant et la face arrière du boîtier au moyen d'une colle assurant l'étanchéité du dispositif. Il s'agit là d'une configuration particulièrement simple et donc bon marché, permettant parallèlement l'élimination totale de tout "pont" thermique entre la face avant et la face arrière du boîtier. Selon une autre caractéristique de l'invention, la face avant du boîtier est un matériau synthétique en un coloris de nature à favoriser l'absorption de la chaleur produite par la résistance notamment en un matériau synthétique noir (polyester + carbone, époxyde + carbone) et/ou rouge (polyester et/ou époxydes + oxydes). Selon une autre caractéristique de l'invention, la face arrière du boîtier est en un matériau synthétique en un coloris de nature à favoriser la réflexion de la chaleur produite par la résistance notamment en un matériau synthétique blanc (polyester, PVC ou époxyde). L'expérience a, en effet, permis de démontrer qu'un choix judicieux de la couleur des faces avant et arrière du boîtier du dispositif, permettait d'augmenter dans une large mesure le rendement de celui-ci. Dans un but similaire et, selon une autre caractéristique de l'invention, la face arrière du boîtier comporte sur sa partie interne un premier revêtement ou un film réfléchissant susceptible de favoriser la réflexion du rayonnement. Ce revêtement ou film peut être peint sur la partie interne de la face arrière ou peint (ou fixé) sur un support (en polyester, époxyde, mica, PVC, fibres céramiques) placé entre la-face arrière et l'isolant thermique. Ce revêtement est avantageusement constitué par une multi-couche ou une couche de particules réfléchissantes à base de métaux ferreux et/ou non ferreux. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'isolant thermique se compose d'au moins deux éléments d'isolation de densité différente entre lesquels est inséré au moins un second revêtement sus ceptible de favoriser la réflexion du rayonnement disposé essentiellement parallèlement à la face avant et à la face arrière du boîtier. On s'est en effet aperçu que l'on avait intérêt à utiliser deux isolants de structure différente pour obtenir un meilleur "barrage thermique", on peut, par exemple, utiliser un isolant en fibres céramiques et un isolant en fibres de roche. Parmi les éléments pouvant être utilisés pour la fabrication du premier comme du second revêtement ou d'une feuille réfléchissants, on peut citer, l'argent, le chrome, l'étain, le nickel, le zinc, l'aluminium, le titane ou leurs composés, et/ou tout autre corps ayant la propriété de réfléchir le rayonnement infrarouge. Pour améliorer les performances du dispositif susmentionné, il est particulièrement avantageux, conformément à l'invention, de munir la partie externe de la face avant d'un revêtement susceptible de favoriser l'émission du rayonnement. Selon une première variante de l'invention, ce rayonnement est constitué par une couche rugueuse de colle contenant ou recouverte de quartz, de sable de silice, de pierres naturelles ou artificielles et/ou d'éclats de verre ou par une couche de chlorure de polyvinyle rendue extérieurement rugueuse par moulage. Après séchage, la surface ainsi obtenue peut être soit laissée telle qu'elle, soit enduite de peinture pour améliorer son esthétique. Selon une seconde variante de l'invention, le revêtement susceptible de favoriser l'émission du rayonnement est constitué par une glace miroir en verre ou par une plaque métallique possédant une surface extérieure polie et réfléchissante formant miroir, le cas échéant, protégée par une plaque de verre. Cette variante permet d'obtenir un miroir antibuée combiné au dispositif de chauffage ; parmi ses applications les plus intéressantes, on peut citer les miroirs placés dans des locaux humides (piscines, salles de bains) ou dans des locaux à taux d'humidité élevé (restaurants, cuisines, sanitaires...). Bien entendu, conformément à l'invention, il est impératif que le boîtier comporte les éléments nécessaires à l'alimentation en électricité de la résistance (fil d'alimentation, orifice, passe-fil...). Il est clair que, par suite des caractéristiques susmentionnées, ce dispositif permet de réaliser une économie d'énergie appréciable : parmi ses applica tions les plus intéressantes, on peut citer le chauffage des locaux où le risque de choc électrique est à redouter (locaux humides, écoles, maisons de retraite, hôpitaux...). En effet, grâce à la présence d'un boîtier totalement en matériau synthétique, il est possible de supprimer la terre et il n'y a aucun risque de fuite de courant électrique à travers les parois du dispositif. Les caractéristiques du dispositif qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de ce dispositif, - la figure 2 est une vue en coupe du cadre consti tuant les parois latérales du boîtier. Selon la figure 1, le dispositif de chauffage électrique, objet de l'invention, se compose schématiquement d'un boîtier 1 à section essentiellement rectangulaire, renfermant à sa partie interne une ré sistance électrique 2 reliée à des câbles d'alimenta tion 3, ainsi qu'un isolant thermique en deux parties 4, 4' remplissant l'espace libre dans sa totalité. Le boîtier 1 comporte une face avant 10 émettrice du rayonnement, une face arrière réfléchissante 11 sensiblement parallèle à face avant 10 ainsi que quatre faces latérales 12 qui coopèrent de manière à définir un cadre qui enveloppe le boîtier sur quatre côtés autour des faces principales avant et arrière 10 et 11. Selon la figure 2, les faces latérales 12 définissant le cadre ont une section en forme de F comportant des branches 13, 13' définissant respectivement une bordure périphérique sur laquelle les faces avant 10 et arrière 11 du boîtier 1 sont fixées au moyen d'une colle 14 choisie de manière à assurer l'étanchéité du dispositif (figure 1). Selon les figures 1 et 2, le boîtier 1, tel qu'il a été défini ci-dessus , est entièrement réalisé en un matériau synthétique, notamment un matériau composite à base de fibres de carbone, de polyester, d'époxyde, ou de PVC, ce qui présente l'avantage d'éliminer totalement tout pont thermique entre la face avant 10 et la face arrière 11 du boîtier 11. Cette configuration offre, en outre, l'avantage de permettre de lier intimement la résistance électrique 2 à la partie interne 5 de la face avant 10 du boîtier 1, sans devoir interposer d'isolant électrique, permettant ainsi un échauffement plus rapide de la face 10 ; pour améliorer ses facultés d'absorption de la chaleur, celle-ci est, de préférence, réalisée en un matériau noir et/ou rouge, et, est munie sur sa partie externe 6 d'un revêtement susceptible de favoriser l'émission du rayonnement. Ce revêtement peut être constitué par une couche ru gueuse de colle contenant ou recouverte de quartz, de sable de silice, de pierres naturelles ou artificielles, d'éclats de verre ... ou encore, par une glace miroir en verre permettant d'obtenir un miroir anti--buée. La face arrière 11 du boîtier 1 est, quant à elle, de préférence, réalisée en un matériau synthétique blanc ou similaire, de préférence en polyester, PVC ou en époxyde, de manière à favoriser la réflexion de la chaleur produite par la résistance 2 et, est recouverte sur sa partie interne 7 d'un pre mier revêtement 8 susceptible de favoriser la réflexion du rayonnement, constitué notamment d'une multi-couche ou d'une couche de particules réfléchissantes à base de métaux ferreux ou non ferreux. Pour améliorer encore la réflexion du rayonnement, et donc limiter les pertes de chaleurs par échauffement de la face arrière 11 du boîtier 1, il est également prévu un second revêtement ou feuille 9 susceptible de favoriser la réflexion du rayonnement qui est inséré entre les deux éléments d'isolation thermique 4 et 4' ; ce second revêtement 9 est disposé essentiellement parallèlement aux faces avant et arrière 10 et 11 du boîtier 1 et est réalisé en un matériau similaire à celui constitutif du premier revêtement 8 ou en feuille de métal pur. Il serait bien entendu possible de prévoir d'autres revêtements réfléchissants sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Par ailleurs, et compte tenu de la présence de particules métalliques, il est indispensable de prévoir un isolant électrique 15 légèrement en arrière de la résistance 2 entre celle-ci et l'élément d'isolation 4'. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de chauffage électrique par rayonnement et notamment par rayonnement infrarouge, se composant d'un boîtier (1) relativement plat, comportant une face avant (10) émettrice du rayonnement, une face arrière (11) réfléchissante sensiblement parallèle à la face avant, ainsi que des faces latérales (12), d'une résistance électrique (2) placée à l'intérieur du boîtier (1) et d'un isolant thermique (4, 4') remplissant la partie interne de celui-ci, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (1) en un matériau synthétique dont la face avant (10) est intimement liée à la résistance électrique (2). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces latérales (12) du boîtier (1) définissent un cadre à section en forme de F comportant des branches (13, 13') sur lesquelles sont respectivement collées la face avant (10) et la face arrière (11) du boîtier (1) au moyen d'une colle (14) assurant l'étanchéité du dispositif. 3') Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la face avant (10) du boîtier (1) est en un matériau synthétique en un coloris de nature à favoriser l'absorption de la chaleur produite par la résistance (2) notamment en un matériau synthétique noir et/ou rouge. 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la face arrière (11) du boîtier (1) est en un matériau synthétique en un coloris de nature à favoriser la réflexion de la chaleur produite par la résistance (2) notamment en un matériau synthétique blanc. 5 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la face arriè re (11) du boîtier (1) comporte, sur sa partie inter- ne (7), un premier revêtement (8) susceptible de favoriser la réflexion du rayonnement. 6 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'isolant thermique se compose d'au moins deux éléments d'isolation (4, 4') entre lesquels est inséré au moins un second revêtement (9) susceptible de favoriser la réflexion du rayonnement disposé essentiellement parallèlement à la face avant (10) et à la face arrière (11) du boîtier (1). 7 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un isolant électrique (15) placé légèrement en arrière de la résistance électrique (2). 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la face avant (10) du boîtier comporte, sur sa partie externe, un revêtement (6) susceptible de favoriser l'émission du rayonnement. 9 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le revêtement (6) susceptible de favoriser l'émission du rayonnement est constitué par une couche rugueuse de colle contenant ou recouverte de quartz, de sable de silice, de pierres naturelles ou artificielles et/ou d'éclats de verre ou par une couche de chlorure de polyvinyle rendue extérieurement rugueuse par moulage. 10 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le revêtement (6) susceptible de favoriser l'émission du rayonnement est constitué par une glace miroir en verre ou par une plaque métallique possédant une surface extérieure polie formant miroir, le cas échéant, protégée par une plaque de verre.