Brevet FR2683026A1 — publié le 19930430

La présente invention concerne les appareils de chauffage électrique et se rapporte plus particulièrement aux appareils de chauffage électrique comprenant une enceinte dans laquelle est monté au moins un élément chauffant constitué par une tôle émaillée sur laquelle est formée par sérigraphie une piste résistive. Conformément aux nouvelles normes en matière d'appareils de chauffage électrique, un élément chauffant en tôle émailée du type précité doit présenter, lorsqu'il est disposé verticalement, une température uniforme en tout point de la surface de la tôle. Cette uniformité de température est obtenue généralement par une variation du pas entre les tronçons parallèles horizontaux de la piste résistive permetant d'obtenir une homogénéité de température sur la plaque disposée verticalement. Par ailleurs, il est nécessaire qu'un convecteur électrique pourvu d'un élément chauffant en tôle émaillée avec une piste résistive obtenue par sérigraphie présente une élévation de température uniforme sur toute l'étendue de la sortie d'air de l'appareil. Dans les appareils connus à éléments chauffants en tôle émaillée avec pistes résistives obtenues par séri- graphie, les tôles émaillées sont montées dans les carros- series des appareils au moyen de supports dont certains se trouvent sur le trajet de l'air sortant de l'appareil et créent de ce fait des perturbations dans le débit de la sortie d'air. Ces perturbations se traduisant par des crêtes de température qui compromettent la régularité de la température de la sortie d'air de l'appareil. L'invention vise à remédier aux inconvénients des appareils connus en créant un appareil de chauffage électrique qui tout en étant d'une construction relative- ment simple, satisfasse aux conditions d'uniformité de température à la surface de l'élément chauffant et de régularité de la température de la sortie d'air de l'appa- reil imposées par les normes précitées. Elle a donc pour objet un appareil de chauffage électrique comprenant un élément chauffant constitué par au moins une tôle émaillée portant sur une de ses faces une piste résistive réalisée par sérigraphie et monté dans une enceinte comprenant à proximité de l'élément chauf- fant, une entrée d'air frais à sa partie inférieure et une sortie d'air chaud à sa partie supérieure, l'élément chauffant étant monté dans l'enceinte au moyen de sup- ports, au moins un de ces supports étant placé sur le trajet de l'air chaud de sortie et créant des crêtes de température de la sortie d'air qui le contourne, caracté- risé en ce que l'élément chauffant comporte à l'aplomb de chaque support perturbateur, une zone à échauffement réduit de compensation des crêtes de températures provo- quées par la présence du support. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la Fig 1 est une vue en élévation d'un élément chauffant à tôle émaillée classique pour appareil de chauffage électrique; la Fig 2 est une vue en plan d'un premier mode de réalisation d'éléments chauffants à tôle émaillée suivant l'invention; la Fig 3 est une vue en plan d'un second mode de réalisation d'éléments chauffants à tôle émaillée suivant l'invention; la Fig 4 est une vue en plan d'une variante de l'élément chauffant à tôle émaillée de la Fig 3; la Fig 5 est une vue schématique en coupe d'un appareil de chauffage électrique comprenant un élément chauffant à tôle émaillée suivant l'invention; les Fig 6 et 7 représentent schématiquement des éléments chauffants à tôle émaillée conçus respectivement pour être soutenus par deux et trois supports intermédiaires; la Fig 8 est une courbe représentant la température de sortie d'air d'un appareil de chauffage électrique à élément chauffant à tôle émaillée classique; et la Fig 9 est une courbe correspondant à celle de la Fig 8 pour un appareil de chauffage électrique dont l'élément chauffant est pourvu de moyens de compensation suivant l'invention. L'élément chauffant classique représenté à la Fig 1 comporte essentiellement une tôle 1 en tôle émaillée sur l'une des faces de laquelle est formée par sérigraphie une piste résistive 2 formée par exemple en un alliage d'argent et de plomb ou en aluminium, dont les tronçons 3 successifs s'étendent horizontalement selon la grande dimension de la tôle 1 et sont reliés entre eux par de courts tronçons verticaux 4 disposés aux deux extrémités de la tôle 1. Dans le coin inférieur gauche de la tôle 1 en regardant la figure 1, sont prévues au moins deux bornes de connexion de l'élément chauffant ainsi constitué à des bornes d'alimentation de l'appareil électrique chauf- fant. Le long des grands côtés de la tôle 1 sont indiqués par des repères 6, des emplacements de supports destinés à assurer le montage de la tôle dans la carrosse- rie d'un appareil de chauffage électrique. Afin que la température délivrée par l'élément chauffant de la Fig 1 soit régulière sur toute sa hauteur lorsqu'il est monté verticalement, la distance ou pas entre les tronçons de piste 3 est réalisée variable On voit sur la Fig 1, en partant du bas de l'élément chauf- fant que la densité des tronçons de piste 3, est décrois- sante à partir du bas vers le haut de l'élément chauffant. Ainsi, les zones de la tôle située le plus haut et qui bénéficient de l'échauffement qu'elles reçoivent des zones de la tôle situées au- dessous, reçoivent moins de chaleur de leurs propres tronçons de piste en raison des distances plus importantes qui les séparent. L'élément chauffant suivant l'invention repré- senté à la Fig 2 comporte lui aussi une tôle émaillée 1 sur laquelle est déposée par sérigraphie une piste résis- tive 2 dont les tronçons successifs 3 s'étendent horizon- talement et présentent une densité décroissante du bas vers le haut de l'élément. Sur cet élément, on a également indiqué par les numéros de référence 6, les emplacements de support de montage de l'élément à l'intérieur de la carrosserie d'un appareil de chauffage électrique. On voit sur la Fig 2 que ces emplacements sont au nombre de six, deux emplacements d'éléments de support à chaque extrémité de la tôle 1 et deux emplacements 6 intermédiaires, l'un à la partie inférieure de l'élément et l'autre à la partie supérieure de celui-ci A l'empla- cement 6 intermédiaire supérieur, doit venir se placer un support de fixation qui se trouvera sur le trajet de l'air de sortie de l'appareil de chauffage électrique et qui créera des crêtes de température à cet emplacement. Afin de compenser ces crêtes de température, l'élément chauffant 1 suivant l'invention, comporte à l'aplomb de l'emplacement intermédiaire 6, une zone 7 dépourvue de piste résistive, obtenue par le contournement de son périmètre par la piste résistive 2. A cet effet, la piste résistive 2 de l'élément chauffant comporte une première partie inférieure 8 dans laquelle les tronçons horizontaux 3 de la piste résistive s'étendent à peu près sur toute la grande dimension de l'élément chauffant 1 Cette partie inférieure 8 est prolongée vers le haut par une première partie supérieure 9 dont les tronçons de pistes résistives 10 s'étendent également horizontalement mais seulement entre un bord de la zone 7 dépourvue de piste résistive et un premier bord d'extrémité 11 de la tôle 1. Une troisième partie supérieure 12 disposée de l'autre côté de la zone dépourvue de pistes résistives 7 comporte des tronçons de piste 13 horizontaux, s'étendant entre l'autre bord de la zone 7 dépourvue de piste et le bord d'extrémité 14 de la tôle 1 opposée au bord 11. On voit donc qu' un tel agencement permet d 'obte- nir une zone 7 dépourvue de piste résistive, entourée par la piste résistive 2 de l'élément chauffant. Afin d'éviter que le tronçon horizontal 3 supérieur de l'élément chauffant n'assure en raison de sa résistance locale un échauffement trop élevé au niveau de la zone dépourvue de piste 7, ce tronçon supérieur 3 présente à l'aplomb de la zone 7, une portion 15 de surface accrue et par conséquent de résistance réduite permettant la connexion entre les première et seconde portions de piste supérieures 9 et 12, tout en assurant le maintien de la zone 7 à une température inférieure au reste de l'élément chauffant. Dans l'exemple qui vient d'être décrit, la section transversale de la piste résistive est constante à l'exception de la région 15 de résistance réduite. L'élément chauffant représenté à la Fig 3 est d'une architecture similaire à celle de l'élément chauf- fant de la Fig 1. Sa piste résistive 16 présente également des tronçons horizontaux 17 de densité décroissante du bas vers le haut de l'élément. Cependant, cette piste résistive diffère de celle de l'élément chauffant de la Fig 1 en ce que chaque tronçon de piste horizontal 17 comporte deux parties latérales 17 a, 17 b de section croissante à partir de chaque bord d'extrémité de l'élément chauffant vers le milieu de celui-ci et réunies par une zone 18 de section accrue qui définit avec les zones de section accrue 18 des autres tronçons de piste 17, une région de moindre échauf- fement 19 située à l'aplomb des emplacements 6 destinés à recevoir des supports intermédiaires haut et bas (non représentés). Grâce à un tel agencement, il y a d'une part une diminution progressive de la résistance et par conséquent de la capacité de chauffe en partant des bords d'extrémité de l'élément chauffant vers le centre de celui-ci et d'autre part une diminution brusque de l'échauffement à l'emplacement des zones 18 de section accrue. L'élément chauffant représenté à la Fig 4 est d'une construction très voisine de celle de l'élément chauffant de la Fig 3 Il comporte en effet une piste résistive 20 formée par sérigraphie sur une de ses faces et qui présente, comme la piste 16 de l'élément chauffant de la Fig 3, des tronçons horizontaux de piste 21 formés de portions latérales 21 a, 21 b de section croissante à partir des bords d'extrémité de l'élément chauffant vers le milieu de celui-ci. L'élément chauffant de la Fig 4 diffère cepen- dant de celui de la Fig 3 en ce que les portions latérales 21 a,21 b de chacun des tronçons 21 de la piste résistive, sont réunis entre eux sans interposition d'une zone de section accrue. Ainsi, la compensation de température est obtenue dans une zone centrale 22 de l'élément chauffant, simplement par une réduction progressive de la résistance et par conséquent de la capacité de chauffe à partir des extrémités de l'élément chauffant vers le milieu de celui- ci. Sur la Fig 5, on a représenté schématiquement et en coupe, un appareil de chauffage électrique suivant 1 'invention comprenant un corps 25 en tôle métallique constitué par un élément creux à double paroi en regard de l'âme plate 26 duquel est monté un élément chauffant 1 suivant l'invention, fixé à des parties inclinées 27 du corps 25 s'étendant de part et d'autre de l'âme 26, aux moyens de supports inférieurs 28 et de supports supérieurs 29 en matière isolante électriquement et thermiquement. L'appareil de chauffage électrique présenté schématiquement à la Fig 5 est observé au niveau des emplacements des supports 28,29 disposés dans la zone intermédiaire d'un élément chauffant tel que celui de la Fig 2 L'appareil de chauffage électrique comporte en outre une entrée d'air frais 30 à sa partie inférieure et une sortie d'air chaud 31 à sa partie supérieure Les tronçons 3 de piste résistive sont représentés pour plus de clarté par des reliefs d'épaisseur exagérée La zone 7 dépourvue de piste résistive apparait ainsi clairement au- dessous du support 29. Une grille 32 est également accrochée aux sup- ports supérieurs 29. On voit donc que le support supérieur disposé dans la zone intermédiaire de l'élément chauffant 29 se trouve sur le trajet de la sortie d'air de l'appareil de chauffage représenté par des flèches F Le corps du support 29 constitue un obstacle à la libre circulation de l'air vers la sortie de l'appareil. L'air chaud ascendant a tendance à s'accumuler à la base du support 29 et à créer une zone de température accrue L'air qui contourne le support, s'échauffe davan- tage que l'air qui sort directement par la sortie d'air 31 sans rencontrer d'obstacle et forme donc à la sortie des crêtes de température qui compromettent l'uniformité de la température de la sortie d'air (Fig 8). La zone 7 dépourvue de piste résistive de l'élément chauffant de la Fig 3 disposée à l'aplomb du support 29, permet grâce à une réduction localisée du chauffage d'éviter la constitution d'une poche surchauffée à la base du support situé au-dessus de cette zone 7 et assure ainsi une compensation en température de l'air qui contourne le support. Ainsi, on obtient une température à peu près uniforme sur toute l'étendue horizontale de la sortie d'air chaud 31 (Fig 9). Sur les Fig 6 et 7, on a représenté schématique- ment deux éléments chauffants à pistes résistives 32 et 33 respectivement, de longueur supérieure à celle des élé- ments chauffants des Fig 2 à 4 et qui sont destinés à être fixés aux emplacements désignés par les numéros de réfé- rence 6, dans des corps d'appareils électriques de chauf- fage de plus grande longueur au moyen de quatre supports inférieurs et quatre supports supérieurs pour l'élément de la Fig 6 et de cinq supports inférieurs et cinq supports supérieurs pour l'élément de la Fig 7. L'élément chauffant de la Fig 6 est donc destiné à être fixé au corps de l'appareil électrique de chauffage qu'il doit équiper par deux supports disposés à chacune de ses extrémités latérales et par quatre supports intermé- diaires Afin d'assurer la compensation de l'échauffement de la sortie d'air dû à la présence des supports intermé- diaires, l'élément chauffant de la Fig 6 comporte à l'aplomb des emplacements 6 des deux supports intermédiai- res supérieurs, deux zones 35,36 à échauffement réduit réalisées par des contournements par la piste résistive d'une manière similaire à celle décrite en référence à la Fig 2. L'élément chauffant de la Fig 7 est destiné à être supporté par trois jeux de supports intermédiaires aux emplacements supérieurs 6 desquels sont associées des zones à échauffements réduits 37,38,39 réalisées par contournement d'une manière analogue à celle décrite en référence aux Fig 2 et 6. L'élément chauffant de la Fig 6, comporte dans la zone à échauffement réduit 35, une région 40 de plus grande section destinée à connecter sans provoquer d'élé- vation de température, la partie de droite de la piste résistive avec sa partie intermédiaire. L'élément chauffant de la Fig 7 comporte une première zone de section accrue 41 destinée à assurer la connexion de la partie de droite de la piste résistive avec une extrémité de la partie intermédiaire de celle- ci située d'un côté de la zone centrale 38 d'échauffement réduit et une deuxième zone de section accrue 42 de conne- xion de la partie de gauche de la piste résistive avec l'autre extrémité de la partie intermédiaire de celle-ci située de l'autre côté de la zône centrale 38. La Fig 8 représente la courbe de la température de la sortie d'air d'un appareil électrique de chauffage équipé d'un élément chauffant à trois supports intermé- diaires, dépourvu de moyens de compensation de l'échauffe- ment localisé du à la présence des supports intermédiai- res. On a porté en abscisses du graphique de la Fig 8, la longueur L de l'élément chauffant et en ordon- nées la température t. On voit qu'aux emplacements des supports tels que le support 29 de l'appareil représenté schématiquement à la Fig 5, la courbe de température de la sortie d'air dont la valeur maximale est légèrement inférieure à 125 , présente des crêtes de température Cl, C 2 qui résultent de l'échauffement excessif de l'air qui contourne chacun des supports 29. La Fig 9 représente une courbe de la température de la sortie d'air d'un appareil à trois supports intermé- diaires mais compensée en température par la présence sur l'élément chauffant de régions de moindre échauffement, telles que les régions 37,38,39 de l'élément représenté schématiquement à la Fig 7. On voit que la température de sortie de l'air s'établit à peu près uniformément, légèrement au-dessous de 1240 C et que la présence des zones de moindre échauf- fement à l'aplomb des supports 29 a supprimé les crêtes de température et a ainsi assuré une compensation quasiment totale des irrégularités de la température de la sortie d'air de l'appareil de chauffage électrique. On voit que grâce à l'agencement qui vient d'être décrit, on obtient des appareils électriques de chauffage à éléments chauffants en tôle émaillée à pistes résistives qui répondent quasiment parfaitement aux normes imposées aux constructeurs. De tels appareils ont non seulement une tempéra- ture constante sur toute leur surface lorsqu'ils sont disposés verticalement, mais présentent également une température de leur sortie d'air pratiquement uniforme sur toute leur longueur. Dans les exemples qui viennent d'être décrits, les appareils électriques de chauffage étaient considérés comme comprenant un seul élément chauffant en tôle émail- lée et piste résistive obtenue par sérigraphie pourvue de zônes de compensation de température. On peut également envisager la réalisation de tels appareils en associant deux ou plusieurs tôles il émaillées portant chacune une piste résistive, disposées de part et d'autre de supports intermédiaires, de manière que la compensation en température des échauffements dus à la présence de ces supports sur le trajet de la sortie d'air soit assurée par l'absence pure et simple de l'élé- ment chauffant à l'aplomb du support considéré. Il suffit alors d'interconnecter des éléments chauffants consécutifs par de simples conducteurs électri- ques dimensionnés de f açon appropriée pour éviter tout échauffement. REVENDICATIONS 1 Appareil de chauffage électrique comprenant un élément chauffant ( 1) constitué par au moins une tôle émaillée portant sur une de ses faces une piste résistive ( 2; 16; 20; 32; 33) réalisée par sérigraphie et monté dans une enceinte comprenant à proximité de l'élément chauffant, une entrée d'air frais ( 30) à sa partie infé- rieure et une sortie d'air chaud ( 31) à sa partie supé- rieure, l'élément chauffant étant monté dans l'enceinte au moyen de supports ( 28,29), au moins un de ces supports ( 29) étant placé sur le trajet de l'air chaud de sortie et créant des crêtes de température de la sortie d'air qui le contourne, caractérisé en ce que l'élément chauffant comporte à l'aplomb de chaque support perturbateur, une zone ( 7; 19; 22; 35, 36; 37, 38, 39) à échauffement réduit de compensation des crêtes de températures provoquées par la présence du support ( 29). 2 Appareil de chauffage électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la zône ( 7; 35,36;- 37,38,39) à échauffement réduit de l'élément chauffant est une zône dépourvue de piste résistive, obtenue par con- tournement de son périmètre par la piste résistive ( 2; 32; 33). 3 Appareil de chauffage électrique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la piste résistive ( 2; 32; 33) comporte des portions de piste ( 9,12) situées de part et d'autre de chaque zône ( 7; 35; 36; 37,38,39) à échauffement réduit dont certaines au moins sont connec- tées entre elles par une portion de piste ( 15; 40; 41,42) de résistance réduite située à l'aplomb de la zône ( 7; 35; 37, 39) correspondante. 4 Appareil de chauffage électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la zône ( 19) à échauffement réduit est constituée par des zônes ( 18) de section accrue de la piste résistive réunissant entre elles les parties latérales ( 17 a, 17 b) de tronçons hori- zontaux ( 17) de la piste résistive. Appareil de chauffage électrique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les parties latéra- les ( 17 a, 17 b) des tronçons de pistes hozizontaux ( 17) sont de section croissante à partir de chaque bord d'ex- trémité de l'élément chauffant vers le milieu de celui-ci. 6 Appareil de chauffage électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la zone ( 22) à échauffement réduit est constituée par la réunion directe de portions latérales ( 21 a, 21 b) de section croissante à partir des bords d'extrémité de l'élément chauffant vers le milieu de celui-ci, de tronçons ( 21) de la piste résistive dudit élément chauffant. 7 Appareil de chauffage électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément chauffant est constitué d'au moins deux tôles émaillées portant chacune une piste résistive, disposées de part et d'autre d'un support perturbateur correspondant.