Brevet FR2798548A1 — publié le 20010316

APPAREIL DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE A PROTECTION CONTRE LES DECHARGES CAPACITIVES ET AUTRES EFFETS ELECTROMAGNETIQUES La présente invention a trait aux appareils de chauffages électriques plus particulièrement aux appareils de chauffages du type comprenant une plusieurs sources calorifiques disposées à l'intérieur d'un carter métallique et reliées à deux bornes d'alimentation électrique, respectivement une phase et le neutre d'un réseau de distribution électrique dont le neutre est à la terre. Ces appareils, communément appelés appareils de classe 2, peuvent être des convecteurs à convection naturelle, à convection forcée, des radiateurs ou encore des appareils à accumulation ou à rayonnement. On connaît les inconvénients de ce type d'appareil qui sont susceptibles, lorsque l'usager approche par exemple la main dudit carter, d'engendrer une décharge électrique entre le carter et la main, due à l'effet capacitif, charges électriques accumulées par le carter s'évacuant vers la terre au travers du corps de l'usager, le carter étant isolé électriquement du circuit d'alimentation électrique de la ou des sources calorifiques. La présente invention vise à éliminer cet inconvénient ainsi que d'autres engendrés par le circuit électrique tels que par exemple les effets ionisants de champ électrique, en constituant un écran entre les sources calorifiques et l'usager. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil de chauffage électrique à protection contre les décharges capacitives et autres effets électromagnétiques, comprenant au moins source calorifique disposée à l'intérieur d'un carter et reliées électriquement, d'une part, à une phase et, d'autre part, à un neutre d'un réseau de distribution électrique à neutre relié à la terre, caractérisé en ce qu'entre ladite source calorifique et ledit carter est interposé un écran conducteur de l'électricité relié électriquement au neutre. Ledit écran entoure ou recouvre moins partiellement la source calorifique et, de préférence, un moyen isolant électriquement est interposé entre l'écran et la source. Un moyen isolant électriquement est avantageusement disposé contre ledit écran sur sa face opposée à la source calorifique. Suivant un mode de réalisation, l'écran et ses éventuels moyens isolants électriques disposés de part et d'autre, ainsi la source calorifique, sont constitués par une structure feuilletée, rigide souple, éventuellement munie, sur la face de l'élément constituant la source calorifique opposée à l'écran, d'un élément feuilleté isolant électrique. Avantageusement, une telle structure feuilletée peut être rapportée par collage sur la face interne du carter ou carcasse de l'appareil. Suivant encore un autre mode de réalisation, l'élément isolant électrique disposé sur la face de l'écran opposée à la source calorifique peut constituer le carter ou carcasse de l'appareil. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de mise en oeuvre du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 est une vue schématique illustrant le principe du dispositif selon l'invention ; - Figures 2a et 2b illustrent un mode réalisation appliqué à un appareil de chauffage par câble chauffant ; - Figures 3a et 3b illustrent la réalisation d'une structure feuilletée regroupant l'élément chauffant, l'écran et les différentes couches isolantes, et - Figures 4a et 4b illustrent une variante de réalisation de la structure feuilletée des figures 3a, 3b. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement en un réseau de distribution électrique alternatif monophasé dont le neutre N mis à la terre, en 2 un boîtier d'alimentation par exemple d'un local d'un particulier équipé d'un appareil de chauffage électrique 3 dont l'élément chauffant ou source calorifique 4 est connecté respectivement à la borne de phase Ph du boîtier 2 et à la borne de neutre N dudit boîtier. Par appareil de chauffage électrique, on entend tout appareil générant de la chaleur quel que soit son mode de diffusion, par rayonnement, par convection naturelle ou forcée ou par accumulation et quelle que soit la nature de la source calorifique 4 qui peut être par exemple une résistance électrique, une ampoule halogène, un élément diffusant des infrarouges ou des ultraviolets, un magnétron échauffant un liquide ou un diffuseur thermique du type semi-conducteur. L'appareil 3 appartient à la classe 2 selon la réglementation actuellement en vigueur et comporte donc un carter ou carcasse 5 enveloppant l'ensemble chauffant 4, lequel peut par ailleurs être constitué d'une ou plusieurs sources calorifiques, ledit carter 5 étant isolé électriquement du circuit électrique alimentant l'ensemble chauffant 4. De tels appareils sont susceptibles, lorsque par exemple on approche la main du carter 5, d'engendrer une décharge électrique du fait d'un effet capacitif se manifestant entre le circuit sous tension 4 et le carter isolé 5. Il se produit ainsi une décharge électrique ou courant de fuite entre le carter 5 et le sol, c'est à dire finalement la terre, au travers du corps la personne touchant l'appareil. Pour palier cet inconvénient, conformément à l'invention, on dispose entre la source calorifique 4, symbolisée par un élément résistif et le carter 5 un écran 6 conducteur de l'électricité et connecté à la borne 7 d'alimentation électrique de la source calorifique 4, reliée au neutre N du boîtier 2. L'écran 6 peut envelopper totalement ou non la source calorifique 4 ou être disposé en regard de la totalité ou d'une partie de la façade de la source 4 tournée vers la façade avant du carter 5, l'écran 6 étant bien entendu disposé à une certaine distance de la source 4 et tout particulièrement de son extrémité proche de la connexion à la phase Ph. Sur la figure 1, on a représenté en tiretés en 6' un écran conducteur auxiliaire complétant l'écran 6 de façon à entourer complètement la source calorifique 4. L'écran 6' étant bien entendu relié électriquement à la borne 7. Les deux écrans 6; 6' peuvent être constitués par une seule et même structure tubulaire comme illustré en 6" par les figures 2a, 2b où la source calorifique de l'appareil 5' est un (ou plusieurs) câble chauffant 4' conventionnel. L'écran tubulaire 6" est connecté électriquement à la borne 7 reliée au neutre N. Comme illustré par la figure 2b, l'écran tubulaire 6" à distance du câble chauffant 4' et l'intervalle est rempli d'un moyen isolant électriquement 8 tel que de la magnésie, du silicone ou un autre matériau. L'écran 6" est par exemple une tresse ou un feuillard d'un matériau conducteur de l'électricité, tel que du cuivre ou de l'aluminium. Avantageusement, la face externe de l'écran 6" recouverte d'un moyen isolant électriquement 9 tel qu'un film d' matière plastique appropriée, un thermoplastique ou un thermodurcissable par exemple. L'écran (6, 6', 6") est rigide ou non et ne sert pas normalement au support ou à la fixation dans l'appareil (5, 5') de la source calorifique (4, 4'). Les figures 3a, 3b illustrent la réalisation d'un ensemble source calorifique-écran sous la forme d'une structure feuilletée. A cet effet, on réalise un sandwich formé d'éléments en feuille superposés et comprenant un élément 14 formant source calorifique, un élément 16 formant écran conducteur de l'électricité, un élément isolant électrique 18 interposé entre les éléments 14 et 16, un élément isolant électrique 19 disposé sur la face de l'élément 16 opposee à la source calorifique 14 et un élément isolant électrique 20 disposé la face de l'élément 14 opposée à l'écran 16. L'élément 14 est par exemple une feuille de matière plastique recouverte d'un côté d'un revêtement conducteur formant un circuit résistif 21, l'ensemble étant réalisé suivant la technique des circuits imprimés. L'élément conducteur 21 est relié aux bornes de phase Ph et de neutre N respectivement du boîtier distributeur 2. L'écran conducteur 16 est par exemple un film ou un treillis métallique 22 ou une encre conductrice, rapportés sur une feuille plastique, ou bien encore est constitué par des charges par exemple de carbone incorporées dans une feuille plastique. L'écran 16 peut également etre réalisé selon la technique des circuits imprimés. L'élément conducteur 22 est connecté électriquement au neutre N du boîtier d'alimentation 2. Comme on peut l'observer sur la coupe de la figure 3a, les couches isolantes 18, 19 et 20 peuvent avoir des épaisseurs différentes en fonction de la nature des matériaux utilisés, des exigences d'isolation électrique et des contraintes mécaniques. C'est ainsi que la couche 19, qui est celle tournée vers la face externe du carter ou carcasse (5, 5') de l'appareil, aura une épaisseur plus importante, par exemple d'au moins 2 mm. La figure 4a illustre la réalisation des couches 18 19 de la figure 3a sous forme de films plastiques superposés de matériaux identiques ou non. C'est ainsi que la couche isolante externe 19' peut comprendre trois films superposés. Ceci permet d'obtenir un feuilleté dont l'épaisseur est légèrement inférieure à celle de la monocouche 19 de figure 3a, tout en offrant une capacité d'isolation électrique identique, réduisant ainsi le poids de l'ensemble. La couche isolante 18' comporte deux feuilles. La structure feuilletée des figures 4a, 4b comporte en outre un revêtement adhésif 23 sur la face de l'élément 19' tournée vers le carter ou carcasse (non représenté) de l'appareil de chauffage, à des fins de fixation de l'ensemble sur la face interne dudit carter. Cet adhésif 23 peut aussi servir à fixer ladite structure feuilletée contre une paroi par exemple de verre constituant un élément rayonnant de l'appareil de chauffage ou toute autre paroi ayant une tenue mécanique appropriée. Les structures feuilletée illustrées par les figures 3a, 3b et 4a, 4b peuvent être souples ou rigides. II est à noter par ailleurs que le complexe constitué des éléments 19 à 20 (figure 3b) ou 19' à 20 (figure 4b) peut être configuré façon que les éléments frontaux 19 ou 19' et 16 définissent le carter une partie, la façade avant par exemple, du carter de l'appareil. Les structures des figures 3a, 3b, 4a, 4b peuvent être associées à une source calorifique auxiliaire agencée en regard de la couche isolante 20 à distance de celle-ci ou plaquée contre celle-ci. A cet effet, matériau de la couche 20 aura avantageusement un coefficient de réflexion asymétrique afin, d'une part, de renvoyer le rayonnement issu de la source 14 vers la façade avant de l'appareil et, d'autre part, de laisser passer le rayonnement de ladite source auxiliaire en direction de ladite façade avant. La source auxiliaire peut être du même type que la source principale (4,4',14). Il est à noter que le carter métallique de l'appareil peut être remplacé par un élément isolant électriquement tel qu'une pierre de lave, du verre, du plastique ou une structure composite. D'une manière générale, l'écran conducteur (6, 6', 6", 16) doit être transparent aux rayonnements caloriques. Les structures feuilletées sont avantageusement réalisées par superposition des différentes couches, solidarisées à l'aide d'un produit chimique ou d'une colle appropriée ou encore par calandrage à chaud. Eventuellement, comme illustré par la figure 2a, une diode électroluminescente LED peut être reliée à l'écran 6" et à la borne connectée à la phase Ph de la source calorifique 4', afin d'indiquer, en s'illuminant, par exemple une erreur de branchement par l'installateur intervertissant les bornes Ph et N, signalant ainsi que l'appareil n'est pas en mesure de jouer son rôle protecteur vis à vis des effets capacitifs. A ce sujet, il faut noter que le dispositif de l'invention vise également à éliminer et atténuer les divers effets, d'ionisation de champ électrique, engendrés par la circulation du courant alternatif. Le réseau d'alimentation électrique peut par ailleurs être un réseau triphasé dans la mesure où existe un neutre mis à la terre. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de mise en oeuvre représentés et décrits ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes variantes notamment en ce qui concerne les nature, forme et dimensions l'écran (6, 6", 16), des diverses couches (ou analogues) isolantes (8, 18, 18', 1 19', 20) et des sources calorifiques (4, 4', 14). REVENDICATIONS 1. Appareil de chauffage électrique à protection contre les décharges capacitives et autres effets électromagnétiques, comprenant au moins une source calorifique (4,4',14) disposée à l'intérieur d'un carter (5,5') et reliées électriquement, d'une part, à une phase (Ph) et, d'autre part, à un neutre (N) d'un réseau (1) de distribution électrique à neutre relié à la terre, caractérisé en ce qu'entre ladite source calorifique (4,4',14) et ledit carter (5,5') est interposé un écran conducteur de l'électricité (6,6',6",16), relié électriquement au neutre (N). 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit écran (6,6',6",16) entoure ou recouvre au moins partiellement source calorifique (4,4',14) . 3. Appareil suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un moyen isolant électriquement (8,18,18') est interposé entre l'écran (6,6',6",16) et la source (4,4',14). 4. Appareil suivant l'une des revendications 1 à caractérisé en ce qu'un moyen isolant électriquement (19,19') est disposé contre ledit écran (16) sur sa face opposée à la source calorifique (14). 5. Appareil suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'écran (6,6',6",16) et ses éventuels moyens isolants électriques (8,9,18,18',19,19') disposés de part et d'autre, ainsi que source calorifique (4,4',14) sont constitués par une structure feuilletée, rigide ou souple, éventuellement munie, sur la face de l'élément constituant la source calorifique opposée à l'écran, d'un élément feuilleté isolant électrique (20). 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite structure feuilletée (14,16,18,18',19,19',20) est rapportée par collage sur la face interne du carter ou carcasse (5,5') de l'appareil. 7. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément isolant électrique (19) disposé sur la face de l'écran (16) opposée à la source calorifique (14) constitue le carter ou carcasse de l'appareil. Appareil suivant l'une des revendications 5 à 7, caractérise en ce que lesdits moyens isolants électriques sont constitués d'une ou plusieurs couches superposées de matériaux plastiques identiques ou non. Appareil suivant l'une des revendications 5 à 8, caractérise en ce que ladite structure feuilletée est associée à une source calorifique auxiliaire disposee en regard dudit élément isolant électrique (20) disposé contre la source calorifique (14). 0. Appareil suivant l'une des revendications 1 à 9, caracterisé en ce qu'il comporte en outre une diode électroluminescente (LED) connectée entre la source calorifique (4') et l'écran conducteur (6"). 1. Appareil suivant l'une des revendications 1 à 10, caracterisé en ce que la source calorifique (4,4',14) est choisie dans le groupe comprenant les câbles chauffants, les éléments résistifs, les ampoules halogènes, éléments à diffusion infrarouge ou ultraviolet, les magnétrons, les diffuseurs thermiques du type semi-conducteur. 2. Appareil suivant l'une des revendications 1 à 11, caracterisé en ce que l'ecran conducteur (6,6',6",16) est choisi dans le groupe comprenant les tresses, les feuillards, les circuits imprimés, les feuilles de matière plastique incorporant des charges conductrices.