Brevet FR2827735A1 — publié le 20030124

9. Signal pour transporter un programme d'ordinateur selon la revendication 8. La présente invention concerne un élément chauf- fant destiné par exemple à être emplayé pour le chauffage d'un fluide caloporteur, notamment de l'eau, contenu à l'intérieur d'une enceinte étanche. On peut citer comme exemple d'une telle enceinte les ballons d'eau chaude, les radiateurs de chauffage à eau ou à huile, les sèche- serviettes... ces radiateurs et sèche-serviettes pouvant être utilisés isolément ou pouvant faire partie d'un ré- seau de chauffage. Un élément chauffant de ce type comprend généra lement un élément résistif qui est disposé à l'intérieur d'une enveloppe tubulaire en matériau thermiquement con ducteur et qui est relié à un circuit de puissance par l'intermédiaire d'un commutateur de puissance. Il existe également des éléments chauffants à double enveloppe dans lesquels deux enveloppes tubulaires thermiquement conductrices sont disposées coaxialement : l'une par rapport à l'autre. En cours d'utilisation, l 'unique enveloppe ou l'enveloppe extérieure de l'élément chauffant traverse la paroi de l'enceinte pour être plongée dans le fluide sur la plus grande partie de sa longueur avec son extrémité fermoe située du côté de l'intérieur de l'enceinte et son extrémité ouverte située du côté de l'extérieur pour per mettre le raccordement électrique de l'élément résistif. A sa traversée de la paroi de l'enceinte, l'enveloppe est contenue dans une bride de montage qui assure à la foi son maintien en position et l'étanchéité nacessaire par rapport à la paroi de l'enceinte. I1 est connu, notamment du document EP-A 0 317 435, que la bride de montage soit réalisée en maté riau thermiquement conducteur et présente dans son épais seur un logement dans lequel est installé le commutateur de puissance de telle manière que la bride de montage permette une dissipation de la chaleur engendrée lors du fonctionnement du commutateur de puissance. Il est ainsi assuré un refroidissement particulièrement efficace du commutateur de puissance. Toutefois, il est alors néces- saire de prévoir une extension de la bride de montage qui soit suffisante pour ménager dans son épaisseur le loge- ment recevant le commutateur de puissance. La bride de montage présente alors un encombrement important qui rend difficile l'implantation de l'élément chauffant dans cer- tains types d'enceintes. Il serait donc intéressant de disposer d'un moyen de refroidissement du commutateur de puissance qui soit de faible encombrement. A cet effet, on prévoit, selon l' invention, un élément chauffant comprenant au moins une enveloppe tubu laire thermiquement conductrice recevant au moins un élé ment résistif relié à un circuit de puissance comportant un commutateur de puissance qui est fixé dans l'enveloppe par l'intermédiaire de moyens d'échange thermique entre le commutateur de puissance et l'enveloppe. Ainsi, outre la protection de l'élément résistif et l'échange thermique entre celui-ci et le fluide calo porteur, l'enveloppe tubulaire assure par contact avec ce fluide caloporteur une fonction de dissipation de la cha leur engendrse lors du fonctionnement du commutateur de puissance. La liaison de l'enveloppe à la paroi de l'en ceinte concourt également à la dissipation de la chaleur via l' encainte. Ceci permet davoir une surface d' échange relativement grande pour le refroidissement du commuta teur de puissance tout en conservant un encombrement li mité. Le refroidissement efficace du commutateur de puis sance ainsi obtenu permet d' augmenter la durée de vie de ce dernier. L'enveloppe tubulaire assure en outre une fonction de protection du commutateur de puissance vis-à vis des agressions extérieures et facilite l' isolation électrique du commutateur de puissance par rapport au mi lieu extérieur. D'autres caractéristiques et avantages de l' in vention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l' invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une w e schématique partielle en coupe longitudinale dun élément chauffant selon un premier mode de réalisation de l' invention, - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 dun élément chauffant selon un deuxième mode de réalisation de l' invention, - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1 du sous-ensemble incorporant le commutateur de puissance, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 de ce sous-ensemble selon une première variante de réali sation, - la figure 5 est une vue en élévation d'un sous ensemble incorporant le commutateur de puissance, selon une deuxième variante de réalisation, - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 5 de ce sous-ensemble. L' invention est ici représentée et décrite en liaison avec un élément chauffant individuel, destiné à être monté sur une enceinte de fluide à chanffer (non re présentée) à l' aide dune bride de montage (elle-même non représentée) concue pour se vi s ser dans un trou taraudé prévu dans la paroi de cette enceinte. D'autres types de montage équivalents sont bien entendu envisageables. En référence à la figure 1, l'élément chanffant désigné par la référence générale 1 comprend une résis tance électrique blindée qui comporte une enveloppe mé tallique 2 à l'intérieur de laquelle est disposé un élé ment résistif 3 sous la forme ici d'un fil résistant agencé hélicoïdalement. L'élément résistif 3 s'étend dans une matière réfractaire électriquement isolante telle que de la magnésie en poudre 4, compactée à l'intérieur de l'enveloppe métallique 2. L'élément résistif possède deux extrémités 3a, 3b reliées à des conducteurs électriques , 6 qui traversent un élément obLurateur 7 pour être connectés à un circuit de puissance. L'élément obLurateur 7 divise hermétiquement l'enveloppe métallique 2 en deux sections 2a, 2b, l'élément résistif 3 étant contenu dans la section 2a. Le circuit de puissance n'est pas visible en to- talité sur la figure 1 et seul un commutateur de puis- sance 8 est représenté de façon schématique sur cette fi gure. Le commutateur de puissance 8 est un triac relié au reste du circuit de puissance par des câbles 9 et est monté dans la section 2b de l'enveloppe métallique 2. Le commutateur de puissance 8 est reçu dans une cavité 10 qui est ménagée dans une semelle 11 et qui comporte un fond 12 contre lequel le commutateur de puissance 8 est plaqué. La cavité 10 est emplie d'une résine durcie 13 électriquement isolante qui assure le maintien en posi- tion du commutateur de puissance 8 par rapport à la se melle 11. La semelle 11 est réalisée en un matériau ther- miquement conducteur tel que du laiton et présente à l'opposé de la cavité 10 une face 14 en portion de cylin- dre de section circulaire ayant un rayon sensiblement égal au rayon interne la section 2b de l'enveloppe 2. La face 14 de la semelle 11 est en appui contre une portion de la surface interne de la section 2b de l'enveloppe 2 par l'intermédiaire d'une couche électriquement isolante 15. La couche isolante 15 peut comprendre une ou deux feuilles de mica souple ou en un élastomère adapté par exemple à base de silicone, éventuellement associé à une graisse thermiquement conductrice et électriquement iso- lante. Dans le cas o on utilise un triac isolé, la cou- che 15 est facultative dans le cadre d'un simple isole- ment. Une réaine 16 électriquement isolante et durcie remplit la section 2b de l'enveloppe 2 s'étendant au-delà de l'obturateur 7 et maintient en position le sous- ensemble constitué par le commutateur de puissance 8, la couche électriquement isolante 15 et la semelle 11. Lors de la fabrication, on insistera sur la qualité des con tacts des pièces entre elles qui doivent permettre l'éta- blissement d'une liaison diéchange thermique entre le commutateur de puissance 8 et l'enveloppe 2. On comprend qu'ainsi la chaleur produite par le commutateur de puissance 10 lors de son fonctionnement est dissipée via la semelle 11 par l'enveloppe 2 en con- tact avec le fluide caloporteur à réchauffer. Lorsque la bride est en un matériau thermiquement conducteur, une partie de la chaleur produite par le commutateur de puis- sance est également dissipée via la bride par la paroi de l'enceinte à laquelle l'élément chauffant est fixé. Les éléments identiques ou analogues à ceux pré- cédemment décrits porteront une référence numérique iden- tique dans la suite de la description. En référence aux figures 2 et 3 et selon le deuxième mode de réalisation, la résistance blindée est contenue à l'intérieur d'une deuxième enveloppe 17 qui s'étend coaxialement par rapport à l'enveloppe 2 et qui comporte une extrémité ouverte 17a et une extrémité fer- mée 17b. L'enveloppe 17 est ici réalisée en un métal tel que de l'acier inoxydable mais peut également être réali- sée dans tout matériau thermiquement conducteur. L'enveloppe 17 est partiellement remplie d'une matière réfractaire isolante électriquement telle que de la magnésie 26, compactée à l'intérieur de l'enveloppe 17, matière dans laquelle l'enveloppe 2 est incluse. Une partie de l'enveloppe 17 adjacente à son extrémité ou- verte 17a s'étend au-delà de l'enveloppe 2 et re,coit le commutateur de puissance 8 qui, contrairement au mode de réalisation précédent, n'est plus disposé dans l'enve loppe 2. L'élément obLurateur 7 est alors adjacent à l'extrémité ouverte de l'enveloppe 2 de sorte qu'il ob- ture celle-ci. Le commutateur de puissance 8 est monté sur une semelle 11 possédant une cavité 10 ayant un fond 12 et des parois latérales recouverts d'une couche électrique- ment isolante 18. Une résine durcie 13 électriquement isolante remplit la cavité 10 et maintient le commutateur de puissance 8 en position. La semelle 11 est comme pré- cédemment réalisée en un matériau thermiquement conduc teur, ici du laiton, et possède une face 14 à l'opposé de la cavité 10 qui a une forme en portion de cylindre de section circulaire avec un rayon sensiblement égal au rayon interne de l'enveloppe 17. Le maintien en position de la semelle 11 dans la partie correspondante de l'enveloppe 17 est assuré par une résine durcie 23 électriquement isolante qui est con- tenue dans cette partie de l'enveloppe. Selon une première variante de réalisation repré- sentée à la figure 4, une saignée 24 est ménagée axiale ment dans la face 14 de la semelle 11. Les opérations de montage du sous-ensemble incor- porant le commutateur de puissance 8 débutent par la mise en place de la couche isolante 18 dans la cavité 10 de telle manière que cette couche isolante recouvre le fond 12 et les parois latérales de la cavité 10. Puis, le com- mutateur de puissance 8 est disposé dans la cavité 10 avant qu'une résine 13 électriquement isolante soit in- troduite dans la cavité 10. La résine 13 une fois durcie ne recouvre ici pas complètement le commutateur de puis sance 8 et assure principalement une fonction de maintien en position du commutateur de puissance 8 et de la couche isolante 18 dans la cavité 10. La semelle 11 est ensuite montée dans l'enveloppe 17 de manière que la face 14 soit appliquée contre la surface interne de l'enveloppe 17 puis la résine 23 est introduite dans l'enveloppe 17. La résine est introduite par la saignée 4 de manière à obte- nir un remplissage de la partie de l'enveloppe 17 adja- cente à son extrémité 17a analogue au remplissage obtenu par une coulée en source. On évite ainsi que des bulles d'air soient emprisonnces dans la résine 23. La saignée 24 facilite ainsi le remplissage de l'enveloppe. La ré- sine 23 une fois durcie assure le maintien dans l'enve- loppe 17 de la semelle 11 et exerce également une fonc- tion d' isolation électrique. La saignée 24 présente un autre avantage lorsque l'enveloppe 17 est obtenue par enroulement d'une tôle sur elle-même puis soudure des bords de celle-ci. En effet, dans ce cas l'enveloppe 17 présente un renflement interne correspondant à la soudure, qui peut être logé dans la saignée 24 de sorte que le renflement interne 25 n'empê- che pas l'obtention d'une bonne adaptation de la face 14 avec la surface interne de l'enveloppe 17. Selon une deuxième variante, telle que représen- tée aux figures 5 et 6, la semelle 11 comporte à l'opposé de sa face 14 en portion de cylindre de section circu- laire, une face 19 plane sur laquelle le commutateur de puissance 8 est fixé. Une couche isolante 18 est interpo- sée entre la face 19 et le commutateur de puissance 8. La fixation du commutateur de puissance 8 est réalisée au moyen d'une vis 20 qui passe par un trou 21 réalisé dans le commutateur de puissance 8 et équipé d'une chemise épaulée 22 en matériau électriquement isolant qui, en coopérant avec la couche isolante 18, isole électrique- ment la semelle 11 et la vis 20 du commutateur de puis sance 8. La dissipation de la chaleur produite lors du fonctionnement du commutateur de puissance est alors as- surée par l'enveloppe 17 via la semelle 11. Bien entendu, l' invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va- riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven- tion tel que défini par les revendications. En particulier, d'autres matériaux que ceux men- tionnés peuvent être utilisés dès lors qu'ils présentent des caractéristiques analogues. Par ailleurs, il est possible d'utiliser d'autres modes adaptés de fixation de la semelle dans l'enveloppe et du commutateur de puissance à la semelle. En outre, il est possible de se passer de la se melle 11 et dutiliser d'autres formes de moyens d'échange thermique. REVENDICATIONS 1. Elément chauffant comprenant au moins une en veloppe tubulaire (2, 17) thermiquement conductrice, re cevant au moins un élément résistif (3) relié à un cir cuit de puissance comportant un commutateur de puissance (8), caractérisé en ce que le commutateur de puissance est fixé dans l'enveloppe par l'intermédiaire de moyens d'échange thermique (11) entre le commutateur de puis sance et l'enveloppe. 2. Elément chauffant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur de puissance (8) est appliqué contre une portion de surface interne de l'enve loppe (2, 17). 3. Elément chauffant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le commutateur de puissance (8) est monté sur une semelle (11) thermiquement conductrice et pourw e d'une face (14) de forme correspondant sensible ment à celle de la portion de surface interne de l'enve loppe (2, 17). 4. Elément chauffant selon la revendication 3, caractérisé en ce que le commutateur de puissance (8) est reçu dans une cavité (10) de la semelle (11) qui comporte un fond (12) contre lequel le commutateur de puissance est plaqué et qui contient une résine (13) électriquement isolante dans laquelle est noyé le commutateur de puis sance. 5. Elément chauffant selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins une couche électriquement isolante (18) est intercalée entre le commutateur de puissance (8) et la semelle (11). 6. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une couche électriquement isolante (15) est intercalée entre la semelle (11) et la surface interne de l'enveloppe (2, 17). 7. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la semelle (11) est maintenue en position dans l'enveloppe (2, 17) par une résine (16,23) contenue dans celle-ci. 8. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux enveloppes thermiquement conductrices (2, 17) qui sont disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre, à savoir une enveloppe interne (2) et une enveloppe ex- terne (17), et en ce que l'élément résistif (3) est dis- posé dans l'enveloppe interne et le commutateur de puis-